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JP7032775B2 - How to streamline the expression of artificially synthesized mRNA - Google Patents

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JP7032775B2
JP7032775B2 JP2016219227A JP2016219227A JP7032775B2 JP 7032775 B2 JP7032775 B2 JP 7032775B2 JP 2016219227 A JP2016219227 A JP 2016219227A JP 2016219227 A JP2016219227 A JP 2016219227A JP 7032775 B2 JP7032775 B2 JP 7032775B2
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直 細田
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Description

特許法第30条第2項適用 (1)公開の事由1 ウェブサイトの掲載日:平成28年7月4日 ウェブサイトのアドレス:http://shibu.pharm.or.jp/tokai/160709Program.pdf (2)公開の事由2 発行者: 日本薬学会東海支部 刊行物名:第62回(平成28年度)日本薬学会東海支部総会・大会 講演要旨集 発行日:平成28年7月9日 (3)公開の事由3 集会名:第62回(平成28年度)日本薬学会東海支部総会・大会 開催日:平成28年7月9日Application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act (1) Reason for publication 1 Website publication date: July 4, 2016 Website address: http: // shibu. pharm. or. jp / tokai / 160709Program. pdf (2) Reason for publication 2 Publisher: Pharmaceutical Society of Japan Tokai Branch Publication name: 62nd (2016) Pharmaceutical Society of Japan Tokai Branch General Assembly / Meeting Abstracts Publication date: July 9, 2016 ( 3) Reasons for disclosure 3 Meeting name: 62nd (2016) Pharmaceutical Society of Japan Tokai Branch General Assembly / Meeting Date: July 9, 2016

本発明は人工合成mRNAの標的細胞内での発現効率を向上させる技術及びその利用に関する。 The present invention relates to a technique for improving the expression efficiency of artificially synthesized mRNA in a target cell and its use.

これまで遺伝子治療はウイルスをはじめとするDNAをベクターとして実施されてきたが、ゲノムに組込まれることによる発癌等の危険性が大きな問題として残されていた。一方で、人工合成mRNAは、DNAと異なりゲノムへの挿入などのリスクがない安全な核酸医薬として、注目を集めているが、RNAが本来もつ不安定性と翻訳効率の低さが欠点として指摘されている。 Until now, gene therapy has been carried out using DNA such as viruses as a vector, but the risk of carcinogenesis due to incorporation into the genome remains a major problem. On the other hand, artificially synthesized mRNA is attracting attention as a safe nucleic acid drug that does not have a risk of insertion into the genome unlike DNA, but it has been pointed out that RNA has inherent instability and low translation efficiency. ing.

本発明者らの研究グループは、外来性の合成mRNA(人工合成mRNA)の細胞内における分解機構の解明を通して人工合成mRNAを安定化する技術の開発を行ってきた。従来、人工合成mRNAは細胞内のmRNA(内在性mRNA)と同じ分子機構で分解されると信じられてきたが、本発明者らの研究によって、人工合成mRNAが全く異なるメカニズムで分解されることが明らかとなり、分解系を阻害することで人工合成mRNAを安定化することに成功した(特許文献1)。 The research group of the present inventors has been developing a technique for stabilizing artificially synthesized mRNA through elucidation of the intracellular degradation mechanism of exogenous synthetic mRNA (artificial synthetic mRNA). Conventionally, it has been believed that artificially synthesized mRNA is degraded by the same molecular mechanism as intracellular mRNA (endogenous mRNA), but according to our research, artificially synthesized mRNA is degraded by a completely different mechanism. We succeeded in stabilizing artificially synthesized mRNA by inhibiting the degradation system (Patent Document 1).

特開2015-226531号公報JP-A-2015-226531

RNA医薬の今後の発展を見据えると、細胞内での安定化或いは翻訳効率の向上を通して人工合成mRNAの発現量を更に高めることが望まれる。即ち、人工合成mRNAの発現効率を向上させる技術へのニーズ(必要性)は依然として高い。そこで本発明は、標的細胞内における人工合成mRNAの発現効率を向上させる技術及びその用途を提供することを課題とする。 Looking ahead to the future development of RNA drugs, it is desired to further increase the expression level of artificially synthesized mRNA through intracellular stabilization or improvement of translation efficiency. That is, there is still a high need for a technique for improving the expression efficiency of artificially synthesized mRNA. Therefore, it is an object of the present invention to provide a technique for improving the expression efficiency of artificially synthesized mRNA in a target cell and its use.

上記課題を解決すべく検討する中、本発明者らは、細胞内に侵入した人工合成mRNAを外来性として認識し、細胞内mRNAから識別する機構が存在するに違いないと考え、当該着想の下で研究を進めた。詳細かつ緻密な研究計画を立て、各種実験を施行した結果、外来性mRNAの識別機構が明らかとなり、細胞内でmRNAの識別に関与する因子として、OAS(2’-5’oligoadenylate synthetase)を同定することに成功した。OASは細胞内mRNAとは結合しないが、外来性の合成mRNAに選択的に結合し、識別する。驚くべきことに、本因子を阻害すると外来性の合成mRNAが安定化されるだけでなく、その翻訳量も増大することが判明した。即ち、OASの阻害によれば、mRNAの安定化と翻訳効率の向上によって、外来性の合成mRNA(人工合成mRNA)の発現効率を向上できるとの知見がもたらされた。OASの阻害は、分解系の上流において合成mRNAを外来性と識別する過程を標的とするものであり、外来性の合成mRNAの分解系そのものを阻害する手段(特許文献1)とは一線を画する。また、合成mRNAを安定化するだけでなく翻訳量の増大も引き起こす点で、より有効かつ効果的な手段といえる。以下の発明は、主として、以上の成果及び考察に基づく。
[1]目的遺伝子のmRNAと、
2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素の機能抑制物質と、を組み合わせてなり、
前記機能抑制物質が以下の(a)~(d)からなる群より選択される化合物または2',5'-オリゴアデニル酸誘導体であり、
前記2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素が2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素3である、
標的細胞内で目的遺伝子を発現させるための組成物:
(a)2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素を標的とするsiRNA;
(b)2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素を標的とするsiRNAを細胞内で生成する核酸コンストラクト;
(c)2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素を標的とするアンチセンス核酸;
(d)2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素を標的とするリボザイム。
[2]前記mRNAを含有する第1要素と、前記機能抑制物質を含有する第2要素とからなるキットであることを特徴とする、[1]に記載の組成物。
[3]前記mRNAと前記機能抑制物質を含有することを特徴とする、[1]に記載の組成物。
[4]前記mRNAを含有し、標的細胞への導入時に、前記機能抑制物質が併用導入されることを特徴とする、[1]に記載の組成物。
[5]前記機能抑制物質を含有し、標的細胞への導入時に、前記mRNAが併用導入されることを特徴とする、[1]に記載の組成物。
[6]前記mRNAが5'キャップ構造、コザック配列、前記目的遺伝子のコード領域、及びポリ(A)鎖を備える、[1]~[5]のいずれか一項に記載の組成物。
[7]前記mRNAが、前記コード領域と前記ポリ(A)鎖の間に配置される安定化シス配列を更に備える、[6]に記載の組成物。
[8]前記遺伝子が酵素遺伝子である[1]~[7]のいずれか一項に記載の組成物。
[9]前記酵素が、ZFN、TALEN及びCRISPR-Cas9からなる群より選択されるヌクレアーゼである、[8]に記載の組成物。
[10][9]に記載の組成物を有効成分とする、B型肝炎ウイルス除去剤。
[11]以下のステップ(1)及び(2)のみからなる、標的細胞内で目的タンパク質を発現させる方法であって、
(1)標的細胞に2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素の機能抑制物質を導入するステップ;
(2)前記標的細胞に目的遺伝子のmRNAを導入するステップ;
前記機能抑制物質が以下の(a)~(d)からなる群より選択される化合物または2',5'-オリゴアデニル酸誘導体であり、
前記2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素が2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素3である、方法:
(a)2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素を標的とするsiRNA;
(b)2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素を標的とするsiRNAを細胞内で生成する核酸コンストラクト;
(c)2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素を標的とするアンチセンス核酸;
(d)2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素を標的とするリボザイム。
[12]前記標的細胞が、生体から分離された状態の細胞である[11]に記載の方法。
その他、本発明は、以下のような形態として実現することも可能である。
While studying to solve the above problems, the present inventors considered that there must be a mechanism for recognizing the artificially synthesized mRNA that has invaded the cell as exogenous and distinguishing it from the intracellular mRNA, and considered that the idea was I proceeded with the research below. As a result of formulating a detailed and detailed research plan and conducting various experiments, the identification mechanism of exogenous mRNA was clarified, and OAS (2'-5'oligoadenylate synthetase) was identified as a factor involved in the identification of mRNA in cells. I succeeded in doing it. OAS does not bind to intracellular mRNA, but selectively binds to and identifies exogenous synthetic mRNA. Surprisingly, it was found that inhibition of this factor not only stabilizes exogenous synthetic mRNA, but also increases its translation rate. That is, it was found that inhibition of OAS can improve the expression efficiency of exogenous synthetic mRNA (artificial synthetic mRNA) by stabilizing mRNA and improving translation efficiency. Inhibition of OAS targets the process of distinguishing synthetic mRNA from extrinsic upstream of the degradation system, and is distinct from the means for inhibiting the degradation system of exogenous synthetic mRNA itself (Patent Document 1). do. In addition, it can be said to be a more effective and effective means in that it not only stabilizes synthetic mRNA but also causes an increase in the amount of translation. The following inventions are mainly based on the above achievements and considerations.
[1] The mRNA of the target gene and
2'-5'-combined with a function-suppressing substance of oligoadenylic acid synthase,
The function-suppressing substance is a compound selected from the group consisting of the following (a) to (d) or a 2', 5'-oligoadenylic acid derivative.
The 2'-5'-oligoadenylic acid synthase is 2'-5'-oligoadenylate synthase 3.
Composition for expressing the target gene in the target cell:
(a) siRNA targeting 2'-5'-oligoadenylate synthase;
(b) 2'-5'-Nucleic acid construct that produces siRNA targeting oligoadenylate synthase in cells;
(c) Antisense nucleic acid targeting 2'-5'-oligoadenylate synthase;
(d) Ribozyme targeting 2'-5'-oligoadenylic acid synthase.
[2] The composition according to [1], which is a kit comprising a first element containing the mRNA and a second element containing the function-suppressing substance.
[3] The composition according to [1], which contains the mRNA and the function-suppressing substance.
[4] The composition according to [1], which contains the mRNA and is characterized in that the function-suppressing substance is introduced in combination at the time of introduction into a target cell.
[5] The composition according to [1], which contains the function-suppressing substance and is characterized in that the mRNA is co-introduced at the time of introduction into a target cell.
[6] The composition according to any one of [1] to [5], wherein the mRNA comprises a 5'cap structure, a Kozak sequence, a coding region of the target gene, and a poly (A) chain.
[7] The composition according to [6], wherein the mRNA further comprises a stabilized cis sequence located between the coding region and the poly (A) chain.
[8] The composition according to any one of [1] to [7], wherein the gene is an enzyme gene.
[9] The composition according to [8], wherein the enzyme is a nuclease selected from the group consisting of ZFN, TALEN and CRISPR-Cas9.
[10] A hepatitis B virus removing agent containing the composition according to [9] as an active ingredient.
[11] A method for expressing a target protein in a target cell, which comprises only the following steps (1) and (2).
(1) Step of introducing 2'-5'-oligoadenylate synthase function-suppressing substance into target cells;
(2) Step of introducing mRNA of target gene into the target cell;
The function-suppressing substance is a compound selected from the group consisting of the following (a) to (d) or a 2', 5'-oligoadenylic acid derivative.
The 2'-5'-oligoadenylate synthase is 2'-5'-oligoadenylate synthase 3, method:
(a) siRNA targeting 2'-5'-oligoadenylate synthase;
(b) 2'-5'-Nucleic acid construct that produces siRNA targeting oligoadenylate synthase in cells;
(c) Antisense nucleic acid targeting 2'-5'-oligoadenylate synthase;
(d) Ribozyme targeting 2'-5'-oligoadenylic acid synthase.
[12] The method according to [11], wherein the target cell is a cell separated from a living body.
In addition, the present invention can also be realized in the following forms.

[1]目的遺伝子のmRNAと、
2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素の機能抑制物質と、を組み合わせてなる、
標的細胞内で目的遺伝子を発現させるための組成物。
[2]前記mRNAを含有する第1要素と、前記機能抑制物質を含有する第2要素とからなるキットであることを特徴とする、[1]に記載の組成物。
[3]前記mRNAと前記機能抑制物質を含有することを特徴とする、[1]に記載の組成物。
[4]前記mRNAを含有し、標的細胞への導入時に、前記機能抑制物質が併用導入されることを特徴とする、[1]に記載の組成物。
[5]前記機能抑制物質を含有し、標的細胞への導入時に、前記mRNAが併用導入されることを特徴とする、[1]に記載の組成物。
[6]前記mRNAが5'キャップ構造、コザック配列、前記目的遺伝子のコード領域、及びポリ(A)鎖を備える、[1]~[5]のいずれか一項に記載の組成物。
[7]前記mRNAが、前記コード領域と前記ポリ(A)鎖の間に配置される安定化シス配列を更に備える、[6]に記載の組成物。
[8]前記機能抑制物質が以下の(a)~(d)からなる群より選択される化合物である、[1]~[7]のいずれか一項に記載の組成物:
(a)2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素を標的とするsiRNA;
(b)2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素を標的とするsiRNAを細胞内で生成する核酸コンストラクト;
(c)2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素を標的とするアンチセンス核酸;
(d)2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素を標的とするリボザイム。
[9]前記機能抑制物質が2',5'-オリゴアデニル酸誘導体である、[1]~[7]のいずれか一項に記載の組成物。
[10]前記2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素が2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素3である、[1]~[9]のいずれか一項に記載の組成物。
[11]前記遺伝子が酵素遺伝子である、[1]~[10]のいずれか一項に記載の組成物。
[12]前記酵素が、ZFN、TALEN及びCRISPR-Cas9からなる群より選択されるヌクレアーゼである、[11]に記載の組成物。
[13][12]に記載の組成物を有効成分とする、B型肝炎ウイルス除去剤。
[14]以下のステップ(1)及び(2)を含む、標的細胞内で目的タンパク質を発現させる方法:
(1)標的細胞に2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素の機能抑制物質を導入するステップ;
(2)前記標的細胞に目的遺伝子のmRNAを導入するステップ。
[15]前記2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素が2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素3である、[14]に記載の方法。
[16]前記標的細胞が、生体から分離された状態の細胞である、[14]又は[15]に記載の方法。
[1] The mRNA of the target gene and
2'-5'-combined with a function inhibitor of oligoadenylate synthase,
A composition for expressing a target gene in a target cell.
[2] The composition according to [1], which is a kit comprising a first element containing the mRNA and a second element containing the function-suppressing substance.
[3] The composition according to [1], which contains the mRNA and the function-suppressing substance.
[4] The composition according to [1], which contains the mRNA and is characterized in that the function-suppressing substance is introduced in combination at the time of introduction into a target cell.
[5] The composition according to [1], which contains the function-suppressing substance and is characterized in that the mRNA is co-introduced at the time of introduction into a target cell.
[6] The composition according to any one of [1] to [5], wherein the mRNA comprises a 5'cap structure, a Kozak sequence, a coding region of the target gene, and a poly (A) chain.
[7] The composition according to [6], wherein the mRNA further comprises a stabilized cis sequence located between the coding region and the poly (A) chain.
[8] The composition according to any one of [1] to [7], wherein the function-suppressing substance is a compound selected from the group consisting of the following (a) to (d):
(a) siRNA targeting 2'-5'-oligoadenylate synthase;
(b) 2'-5'-Nucleic acid construct that produces siRNA targeting oligoadenylate synthase in cells;
(c) Antisense nucleic acid targeting 2'-5'-oligoadenylate synthase;
(d) Ribozyme targeting 2'-5'-oligoadenylic acid synthase.
[9] The composition according to any one of [1] to [7], wherein the function-suppressing substance is a 2', 5'-oligoadenylic acid derivative.
[10] The composition according to any one of [1] to [9], wherein the 2'-5'-oligoadenylate synthase is 2'-5'-oligoadenylate synthase 3.
[11] The composition according to any one of [1] to [10], wherein the gene is an enzyme gene.
[12] The composition according to [11], wherein the enzyme is a nuclease selected from the group consisting of ZFN, TALEN and CRISPR-Cas9.
[13] A hepatitis B virus removing agent containing the composition according to [12] as an active ingredient.
[14] A method for expressing a target protein in a target cell, which comprises the following steps (1) and (2):
(1) Step of introducing 2'-5'-oligoadenylate synthase function-suppressing substance into target cells;
(2) A step of introducing mRNA of a target gene into the target cell.
[15] The method according to [14], wherein the 2'-5'-oligoadenylate synthase is 2'-5'-oligoadenylate synthase 3.
[16] The method according to [14] or [15], wherein the target cell is a cell separated from a living body.

HeLa細胞にOAS1 siRNA、OAS2 siRNA、OAS3 siRNAもしくはコントロールsiRNAとしてLuciferase siRNAを導入した。導入48時間後に5xFlag-EGFP-pA72 mRNAを導入し、その3時間後、細胞をPBSで洗浄し、その0、1、2、4時間後に細胞を回収した。A: ノザンブロット法により5xFlag-EGFPpA72 mRNA(上パネル)、臭化エチジウムにより28S rRNA(下パネル)を検出した結果を示している。B: Aを定量した結果を示している。0時間後におけるmRNA量を100%として示している。C: mRNAの半減期を算出した結果を示している。Luciferase siRNA was introduced into HeLa cells as OAS1 siRNA, OAS2 siRNA, OAS3 siRNA or control siRNA. 48 hours after introduction, 5xFlag-EGFP-pA72 mRNA was introduced, 3 hours later, the cells were washed with PBS and 0, 1, 2, 4 hours later, the cells were collected. A: The results show the detection of 5xFlag-EGFPpA72 mRNA (upper panel) by the Northern blot method and 28S rRNA (lower panel) by ethidium bromide. B: Shows the result of quantifying A. The amount of mRNA after 0 hours is shown as 100%. C: The result of calculating the half-life of mRNA is shown. HeLa細胞にOAS1 siRNA、OAS2 siRNA、OAS3 siRNAもしくはコントロールsiRNAとしてLuciferase siRNAを導入した。導入48時間後に5xFlag-EGFP-pA72 mRNAを導入し、その6時間後、細胞をPBSで洗浄し、その7時間後に細胞を回収した。A: ウエスタンブロット法により5xFlag-EGFPの発現を検証した。抗Flag抗体(上パネル)、抗GAPDH抗体(下パネル)を用いたウエスタンブロッティングの結果を示している。B: Aを定量した結果を示している。5xFlag-EGFP量をGAPDH量で標準化し、コントロールの5xFlag-EGFP量を1とした相対値で示している。Luciferase siRNA was introduced into HeLa cells as OAS1 siRNA, OAS2 siRNA, OAS3 siRNA or control siRNA. 48 hours after introduction, 5xFlag-EGFP-pA72 mRNA was introduced, 6 hours later, the cells were washed with PBS, and 7 hours later, the cells were collected. A: Western blotting was used to verify the expression of 5xFlag-EGFP. The results of Western blotting using anti-Flag antibody (upper panel) and anti-GAPDH antibody (lower panel) are shown. B: Shows the result of quantifying A. The amount of 5xFlag-EGFP is standardized by the amount of GAPDH, and is shown as a relative value with the amount of 5xFlag-EGFP in the control as 1. A: HeLa細胞にpCMV-5xMyc-OAS3、pCMV-5xMyc-PABPC1もしくはコントロールとしてpCMV-5xMycを導入した。導入24時間後に5xFlag-EGFP-pA72 mRNAを導入し、その3時間後に細胞を回収した。ノザンブロット法により5xFlag-EGFPpA72 mRNA(上パネル)、ウエスタンブロット法により5xMyc-OAS3および5xMyc-PABPC1タンパク質の発現を確認した。レーン1~3は可溶化画分、レーン4~6は免疫沈降画分のRNA及びタンパク質を検出した。A: pCMV-5xMyc-OAS3, pCMV-5xMyc-PABPC1 or pCMV-5xMyc as a control was introduced into HeLa cells. 24 hours after introduction, 5xFlag-EGFP-pA72 mRNA was introduced, and 3 hours after that, cells were collected. Expression of 5xFlag-EGFPpA72 mRNA (upper panel) was confirmed by Northern blotting, and expression of 5xMyc-OAS3 and 5xMyc-PABPC1 proteins was confirmed by Western blotting. RNA and protein of the solubilized fraction were detected in lanes 1 to 3 and the immunoprecipitated fraction was detected in lanes 4 to 6. HeLa細胞にpCMV-5xMyc-Dom34とともにpCMV-5xFlag-RNaseL、pCMV-5xFlag-RNaseL Y312AもしくはコントロールとしてpCMV-5xFlagを導入した。導入24時間後に細胞を回収した。A: 抗Myc抗体(上パネル)、抗Flag抗体(下パネル)を用いたウエスタンブロッティングの結果を示している。レーン1~3は可溶化画分、レーン4~6は免疫沈降画分のタンパク質を検出した。B: Aを定量した結果を示している。5xMyc-Dom34量を5xFlag-RNaseLもしくは5xFlag-RNaseL Y312A量で標準化し、5xFlag-RNaseLと共沈降した5xMyc-Dom34量を100%として示している。HeLa cells were introduced with pCMV-5xMyc-Dom34 along with pCMV-5xFlag-RNaseL, pCMV-5xFlag-RNaseL Y312A or pCMV-5xFlag as a control. Cells were harvested 24 hours after introduction. A: The results of Western blotting using anti-Myc antibody (upper panel) and anti-Flag antibody (lower panel) are shown. Proteins in the solubilized fraction were detected in lanes 1 to 3, and the proteins in the immunoprecipitated fraction were detected in lanes 4 to 6. B: Shows the result of quantifying A. The amount of 5xMyc-Dom34 is standardized with the amount of 5xFlag-RNaseL or 5xFlag-RNaseL Y312A, and the amount of 5xMyc-Dom34 co-precipitated with 5xFlag-RNaseL is shown as 100%. OAS1、OAS2、OAS3に対して作製したsiRNAの標的位置を示す図。The figure which shows the target position of siRNA prepared for OAS1, OAS2, OAS3. 外来性mRNA(人工合成mRNA)の分解機構。Degradation mechanism of exogenous mRNA (artificial synthetic mRNA). 実験に使用したmRNA(5xFlag-EGFP-pA72 mRNA)の構造(塩基配列:配列番号1、コードするアミノ酸配列:配列番号2)。5'末端から3'末端方向に、ベクター由来の配列(配列番号3)、コザック配列(CCCACC)、コード領域(配列番号4)、終止コドン、制限酵素サイト(EcoRI、EcoRV、SalI)(配列番号5)、β-グロビン3'非翻訳領域(配列番号6)、3'非翻訳領域に繋がるβ-グロビン遺伝子のゲノム配列(AATGATG)、制限酵素サイト(XbaI)(TCTAGA)、ポリ(A)鎖が配置される。Structure of mRNA (5xFlag-EGFP-pA72 mRNA) used in the experiment (base sequence: SEQ ID NO: 1, encoding amino acid sequence: SEQ ID NO: 2). Vector-derived sequence (SEQ ID NO: 3), Kozak sequence (CCCACC), coding region (SEQ ID NO: 4), stop codon, restriction enzyme sites (EcoRI, EcoRV, SalI) (SEQ ID NO: 3) from the 5'end to the 3'end. 5), β-globin 3'untranslated region (SEQ ID NO: 6), β-globin gene genome sequence (AATGATG) linked to 3'untranslated region, restriction enzyme site (XbaI) (TCTAGA), poly (A) chain Is placed.

1.目的遺伝子発現用の組成物
本発明の第1の局面は標的細胞内で目的遺伝子を発現させるための組成物(以下、「本発明の組成物」とも呼ぶ)に関する。本発明者らの検討によって、細胞内に侵入した合成mRNAを外来性として認識し、細胞内mRNAから識別する機構が解明され、細胞内における人工合成mRNAの分解経路の全体像が明らかとなった。また、解明に成功した識別機構の中心分子である2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素(OAS)を阻害することによって人工合成mRNAが安定化され且つその翻訳量も増大し、人工合成mRNAの発現が効率化することが実験的に確認された。即ち、人工合成mRNAを標的細胞に導入する際にOASの機能を抑制する物質を併せて導入すれば、標的細胞内での人工合成mRNAの発現を効率化することができるとの知見が得られた。この知見に基づき、本発明の組成物は、二つの要素、即ち、目的遺伝子のmRNA(以下、「本発明のmRNA」とも呼ぶ)とOASの機能抑制物質(以下、「本発明の機能抑制物質」とも呼ぶ)を組み合わせて用いる点に特徴を有する。本明細書において「・・・を組み合わせて用いる」又は「・・・を組み合わせてなる」とは、上記二つの要素が併用されることをいう。併用の具体的な態様を以下で説明する。尚、人為的な操作によって調製されるという特徴を表すとともに、細胞内(内在性)mRNAと区別する目的で、本発明のmRNAのことを「人工合成mRNA」と呼称することがある。また、二つの用語「抑制」と「阻害」は、その意味するところが重複し、しばしば置換可能に用いられる。そこで本明細書では、前後の文脈から区別が特に必要な場合を除き、統一して用語「抑制」を使用する。
1. 1. Composition for Expression of Target Gene The first aspect of the present invention relates to a composition for expressing the target gene in a target cell (hereinafter, also referred to as “composition of the present invention”). Through our studies, we have elucidated the mechanism by which synthetic mRNAs that have invaded cells are recognized as exogenous and are distinguished from intracellular mRNAs, and the overall picture of the degradation pathway of artificially synthesized mRNAs in cells has been clarified. .. In addition, by inhibiting 2'-5'-oligoadenylic acid synthase (OAS), which is the central molecule of the successful identification mechanism, artificially synthesized mRNA is stabilized and its translation amount is increased, and the artificially synthesized mRNA is increased. It was experimentally confirmed that the expression of is more efficient. That is, it was found that the expression of artificially synthesized mRNA in the target cell can be made more efficient by introducing a substance that suppresses the function of OAS when introducing the artificially synthesized mRNA into the target cell. rice field. Based on this finding, the composition of the present invention has two elements, that is, the mRNA of the target gene (hereinafter, also referred to as "mRNA of the present invention") and the function-suppressing substance of OAS (hereinafter, "function-suppressing substance of the present invention"). It is also characterized by the fact that it is used in combination. In the present specification, "using ... in combination" or "combining ..." means that the above two elements are used in combination. Specific aspects of the combined use will be described below. The mRNA of the present invention may be referred to as "artificial synthetic mRNA" for the purpose of expressing the feature that it is prepared by artificial manipulation and distinguishing it from intracellular (intrinsic) mRNA. Also, the two terms "suppression" and "inhibition" have overlapping meanings and are often used interchangeably. Therefore, in the present specification, the term "suppression" is used in a unified manner unless it is particularly necessary to distinguish it from the contexts before and after.

「mRNAの発現の効率化」とは、mRNAが高発現すること、即ち、発現産物(タンパク質)の量が増大することをいう。発現の効率化は、mRNAの安定化及び/又は翻訳効率の向上によって達成され得る。典型的には、本発明によれば、mRNAの安定化と翻訳効率の向上(翻訳量の増大)の両方によってmRNAの発現率が高められる。 "Efficiency of mRNA expression" means that mRNA is highly expressed, that is, the amount of expression product (protein) is increased. Efficiency of expression can be achieved by stabilizing mRNA and / or improving translation efficiency. Typically, according to the present invention, the expression rate of mRNA is increased by both stabilizing mRNA and improving translation efficiency (increasing the amount of translation).

一態様では、本発明のmRNAを含有する第1要素と、本発明の機能抑制物質を含有する第2要素とからなるキットの形態で本発明の組成物が提供される。この場合、標的細胞に対して同時又は所定の時間的間隔を置いて両要素が投与されることになる。好ましくは、機能抑制物質の作用の発現に要する時間を考慮し、第2要素を導入した後、所定の時間差で第1要素を導入する。例えば、第2要素の導入から1時間~48時間後、好ましくは4時間~30時間後に第1要素を導入する。第1要素と第2要素を同時に導入することにしてもよい。ここでの「同時」は厳密な同時性を要求するものではない。従って、両要素を混合した後に標的細胞へ導入する等、両要素の導入が時間差のない条件下で実施される場合は勿論のこと、片方の導入後、速やかに他方を導入投与する等、両要素の導入が実質的な時間差のない条件下で実施される場合もここでの「同時」の概念に含まれる。 In one aspect, the composition of the present invention is provided in the form of a kit comprising a first element containing the mRNA of the present invention and a second element containing the function-suppressing substance of the present invention. In this case, both elements will be administered to the target cells simultaneously or at predetermined time intervals. Preferably, the first element is introduced with a predetermined time difference after the second element is introduced in consideration of the time required for the onset of the action of the function-suppressing substance. For example, the first element is introduced 1 hour to 48 hours, preferably 4 hours to 30 hours after the introduction of the second element. The first element and the second element may be introduced at the same time. "Simultaneity" here does not require strict simultaneity. Therefore, not only when the introduction of both elements is carried out under the condition that there is no time difference, such as introduction into the target cell after mixing both elements, but also the introduction and administration of the other immediately after the introduction of one of the two elements, etc. The concept of "simultaneous" here also includes the case where the introduction of the elements is carried out under conditions where there is virtually no time lag.

本発明の別の態様では、第1要素と第2要素とを混合した配合剤として本発明の組成物が提供されることになる。一方、本発明のmRNAを含有する組成物とし、その導入時に本発明の機能抑制物質が併用導入されるようにしてもよい。この場合の組成物と機能抑制物質の導入のタイミングは、上記のキットの形態の場合と同様である。即ち、好ましくは機能抑制物質を導入した後、本発明のmRNAを含有する組成物を導入することになる。また、当該態様とは逆に、機能抑制物質を含有する組成物とし、その導入時に本発明のmRNAが併用導入されるようにしてもよい。この場合の導入のタイミングは上記態様の場合に準ずる。 In another aspect of the present invention, the composition of the present invention will be provided as a compounding agent in which the first element and the second element are mixed. On the other hand, the composition may contain the mRNA of the present invention, and the function-suppressing substance of the present invention may be introduced in combination at the time of introduction thereof. The timing of introduction of the composition and the function-suppressing substance in this case is the same as in the case of the above-mentioned kit form. That is, preferably, after introducing the function-suppressing substance, the composition containing the mRNA of the present invention is introduced. Further, contrary to the above aspect, a composition containing a function-suppressing substance may be prepared, and the mRNA of the present invention may be introduced in combination at the time of introduction thereof. The timing of introduction in this case conforms to the case of the above embodiment.

有効成分(mRNA、機能阻害物質)の保護を目的としてエキソヌクレアーゼ阻害剤、エンドヌクレアーゼ阻害剤、リン脂質、リン酸カルシウム、ポリエチレンイミン、ナノミセル形成剤であるポリエチレングリコール-ポリカチオン、緩衝剤、無機塩類、2価イオン等を、細菌の混入を阻止することを目的として抗生物質等を、細胞の増殖能を亢進させる目的として動物血清、成長因子、糖類、ビタミン類、2価イオン等を本発明の組成物に含有させてもよい。また、製剤上許容される他の成分(例えば、担体、賦形剤、崩壊剤、緩衝剤、乳化剤、懸濁剤、無痛化剤、安定剤、保存剤、防腐剤、生理食塩水など)を本発明の組成物に含有させてもよい。更に、有効成分の細胞導入効率を亢進させる目的として、ライフテクノロジー社が提供するOpti-MEM等の特殊合成培地を用いてもよい。 Exonuclease inhibitors, endonuclease inhibitors, phospholipids, calcium phosphate, polyethyleneimine, nanomicellar forming agents, polyethylene glycol-polycations, buffers, inorganic salts, 2 The composition of the present invention comprises valent ions and the like, antibiotics and the like for the purpose of preventing contamination with bacteria, and animal serum, growth factors, sugars, vitamins, divalent ions and the like for the purpose of enhancing the proliferation ability of cells. May be contained in. In addition, other components that are acceptable in the formulation (for example, carriers, excipients, disintegrants, buffers, emulsifiers, suspending agents, soothing agents, stabilizers, preservatives, preservatives, saline, etc.) It may be contained in the composition of the present invention. Further, a special synthetic medium such as Opti-MEM provided by Life Technologies may be used for the purpose of enhancing the cell introduction efficiency of the active ingredient.

2.目的遺伝子のmRNA
本発明の組成物の構成要素であるmRNA(本発明のmRNA)は目的遺伝子のコード領域(目的遺伝子の発現産物であるタンパク質をコードする領域)を備える。「目的遺伝子」とは、本発明のmRNAを利用して標的細胞内で発現させる遺伝子である。様々な遺伝子を目的遺伝子として採用できる。目的遺伝子の例は、酵素(例えばヌクレアーゼ(ZFN(Zinc Finger Nuclease)、TALEN(Transcription Activator-Like Effector Nuclease)、CRISPR-Cas9等)、サイトカイン、ホルモン、神経伝達物質等の遺伝子、その機能低下(例えば変異によるもの)や欠損などが疾患の原因となる遺伝子、正常に機能をしているがその発現の増強が望まれる遺伝子、標的細胞が本来有しない遺伝子であってそれが発現されることにより標的細胞の生存、維持等に有益な遺伝子、標的細胞に作用し、標的細胞が本来有する機能を高めるタンパク質又は標的細胞が本来有する機能とは異なる機能を発揮させるタンパク質をコードする遺伝子、標的細胞には作用せず、標的細胞から分泌されて周囲の細胞に作用するタンパク質(例えば、細胞間ネットワークに関与するタンパク質)をコードする遺伝子である。標的細胞及び周囲の細胞に対しては実質的に作用しないタンパク質をコードする遺伝子も目的遺伝子となり得る。このような遺伝子として、例えば医薬品等に利用されるタンパク質等をコードする遺伝子(例えば、ヒトエリスロポエチン遺伝子、ヒトフィブリノーゲン遺伝子、ヒト血清アルブミン遺伝子、ヒトラクトフェリン遺伝子、ヒトα-グルコシダーゼ遺伝子)が挙げられる。かかる遺伝子を採用することにより、標的細胞内で医薬品等として利用可能な組換えタンパク質を産生させることが可能である。尚、ZFN遺伝子(IL28Bを標的としたもの)の配列を配列番号7(ZFN-right)及び配列番号8(ZFN-left)に、TALEN遺伝子の配列を配列番号9に、CRISPR-Cas9遺伝子の配列(例えばScience. 2013 Feb 15;339(6121):819-23.を参照することができる)を配列番号10にそれぞれ示す。
2. 2. MRNA of target gene
The mRNA (mRNA of the present invention) which is a component of the composition of the present invention comprises a coding region of a target gene (a region encoding a protein which is an expression product of the target gene). The "target gene" is a gene expressed in a target cell using the mRNA of the present invention. Various genes can be adopted as target genes. Examples of genes of interest include genes such as enzymes (eg, nucleases (ZFN (Zinc Finger Nuclease), TALEN (Transcription Activator-Like Effector Nuclease), CRISPR-Cas9, etc.), cytokines, hormones, neurotransmitters, etc., and their functional decline (eg,). Genes that cause diseases such as (due to mutations) and deficiencies, genes that are functioning normally but whose expression is desired to be enhanced, and genes that target cells do not originally have and are targeted by their expression. Genes that are beneficial for cell survival, maintenance, etc., genes that act on target cells to enhance the functions that the target cells originally have, or genes that encode proteins that exert functions different from the functions that the target cells originally have, for target cells It is a gene that encodes a protein that does not act and is secreted from the target cell and acts on surrounding cells (for example, a protein involved in an intercellular network). It does not substantially act on the target cell and surrounding cells. A gene encoding a protein can also be a target gene. As such a gene, for example, a gene encoding a protein used in a pharmaceutical product or the like (for example, a human erythropoietin gene, a human fibrinogen gene, a human serum albumin gene, a human lactoferrin gene, etc. A human α-glucosidase gene) can be mentioned. By adopting such a gene, it is possible to produce a recombinant protein that can be used as a drug or the like in a target cell. The ZFN gene (IL28B is targeted). The sequence of the TALEN gene is in SEQ ID NO: 7 (ZFN-right) and SEQ ID NO: 8 (ZFN-left), the sequence of the TALEN gene is in SEQ ID NO: 9, and the sequence of the CRISPR-Cas9 gene (for example, Science. 2013 Feb 15; 339 (). 6121): 819-23. Can be referred to) are shown in SEQ ID NO: 10, respectively.

「標的細胞」とは、その中で目的遺伝子を発現させる細胞である。本発明では、標的細胞にOASの機能抑制物質と本発明のmRNAが導入されることになる。標的細胞は特に限定されず、各種真核細胞を標的細胞として用いることができる。例えば、標的細胞として、哺乳動物(ヒト、サル、ウシ、ウマ、ウサギ、マウス、ラット、モルモット、ハムスター等)の各種細胞、例えば心筋細胞、平滑筋細胞、脂肪細胞、線維芽細胞、骨細胞、軟骨細胞、破骨細胞、実質細胞、表皮角化細胞(ケラチノサイト)、上皮細胞(皮膚表皮細胞、角膜上皮細胞、結膜上皮細胞、口腔粘膜上皮、毛包上皮細胞、口腔粘膜上皮細胞、気道粘膜上皮細胞、腸管粘膜上皮細胞など)、内皮細胞(角膜内皮細胞、血管内皮細胞など)、神経細胞、グリア細胞、脾細胞、膵臓β細胞、メサンギウム細胞、ランゲルハンス細胞、肝細胞、これらの前駆細胞又は幹細胞、或いは人工多能性幹細胞(iPS細胞)、間葉系幹細胞(MSC)、胚性幹細胞(ES細胞)、胚性生殖細胞(EG細胞)、胚性腫瘍細胞(EC細胞)などを使用することができる。また、継代細胞、特定の細胞系譜へと分化誘導された細胞、株化細胞(例えば、HeLa細胞、CHO細胞、Vero細胞、HEK293細胞、HepG2細胞、COS-7細胞、NIH3T3細胞、Sf9細胞)を用いることもできる。 A "target cell" is a cell in which a target gene is expressed. In the present invention, the OAS function-suppressing substance and the mRNA of the present invention are introduced into the target cell. The target cell is not particularly limited, and various eukaryotic cells can be used as the target cell. For example, as target cells, various cells of mammals (human, monkey, bovine, horse, rabbit, mouse, rat, guinea pig, hamster, etc.) such as myocardial cells, smooth muscle cells, fat cells, fibroblasts, bone cells, etc. Cartilage cells, osteoclasty cells, parenchymal cells, epidermal keratinized cells (keratinocytes), epithelial cells (skin epidermal cells, corneal epithelial cells, conjunctival epithelial cells, oral mucosal epithelium, hair follicle epithelial cells, oral mucosal epithelial cells, airway mucosal epithelium Cells, intestinal mucosal epithelial cells, etc.), endothelial cells (corneal endothelial cells, vascular endothelial cells, etc.), nerve cells, glial cells, splenocytes, pancreatic β cells, mesangium cells, Langerhans cells, hepatocytes, precursor cells or stem cells thereof. Or, use artificial pluripotent stem cells (iPS cells), mesenchymal stem cells (MSC), embryonic stem cells (ES cells), embryonic germ cells (EG cells), embryonic tumor cells (EC cells), etc. Can be done. In addition, passage cells, cells induced to differentiate into a specific cell lineage, established cells (eg, HeLa cells, CHO cells, Vero cells, HEK293 cells, HepG2 cells, COS-7 cells, NIH3T3 cells, Sf9 cells). Can also be used.

生体から分離された状態の標的細胞(即ち、単離された標的細胞)、又は生体を構成した状態の標的細胞に対して本発明が適用される。従って、In vitro、In vivo及びEx vivoのいずれの環境下でも本発明を実施することが可能である。ここでの「単離された」とは、その本来の環境(例えば生体を構成した状態)から取り出された状態にあることをいう。従って通常は、単離された標的細胞は培養容器内又は保存容器内に存在し、それへのin vitroでの人為的操作が可能である。具体的には、生体から分離され、生体外で培養状態にある細胞(株化された細胞を含む)は、単離された標的細胞としての適格を有する。尚、上記の意味において単離された状態にある限り、組織体を形成した状態であっても単離された細胞である。 The present invention is applied to a target cell isolated from a living body (that is, an isolated target cell) or a target cell constituting the living body. Therefore, it is possible to carry out the present invention in any of in vitro, in vivo and ex vivo environments. Here, "isolated" means that it is in a state of being taken out from its original environment (for example, a state constituting a living body). Therefore, usually, the isolated target cells are present in a culture vessel or a storage vessel and can be artificially manipulated in vitro. Specifically, cells isolated from the living body and in a cultured state outside the living body (including established cells) are eligible as isolated target cells. In addition, as long as it is in the isolated state in the above sense, it is an isolated cell even in the state where the tissue is formed.

単離された標的細胞は生体(例えば患者)より調製することができる。一方、独立行政法人理化学研究所バイオリソースセンター、独立行政法人 製品評価技術基盤機構、ATCC (American Type Culture Collection)、DSMZ(German Collection of Microorganisms and Cell Cultures)などより入手した細胞を、単離された標的細胞として使用することもできる。 The isolated target cells can be prepared from a living body (for example, a patient). On the other hand, cells obtained from RIKEN BioResource Center, National Institute of Technology and Evaluation, ATCC (American Type Culture Collection), DSMZ (German Collection of Microorganisms and Cell Cultures), etc. are isolated targets. It can also be used as a cell.

本発明のmRNAはその翻訳に必要な5'キャップ構造(m7G(7-メチルグアノシン)が5'末端ヌクレオシドに5'-5'三リン酸橋を介して結合した構造)及びポリ(A)鎖も備える。ポリ(A)鎖の長さは特に限定されないが、例えば、30~200塩基である。5’キャップ構造には翻訳開始因子eIF4Eが、ポリ(A)鎖にはポリ(A)鎖結合タンパク質PABP(poly(A)-binding protein)が結合し、両者が足場タンパク質である翻訳開始因子eIF4Gを介して複合体を形成することでmRNAは環状構造をとることになる(Wells SE, et al. Mol Cell. 1998;2:135-140)。さらに、翻訳終結因子eRF3はPABP-eIF4Gと複合体を形成し、3’UTRをループアウトする(Uchida N, et al. J Biol Chem. 2002;277:50286-50292)。このようなmRNAの環状化は、翻訳終結部位と翻訳開始部位を物理的に近づけ、翻訳を終えたリボソームを、3’UTRを経ることなく終止コドンから次の翻訳開始にリサイクルすることで、翻訳開始の効率に大きく寄与する。5’末端キャップ構造と3’末端ポリ(A)鎖は、このような翻訳の効率化だけでなく、エキソヌクレアーゼによる末端からのmRNA分解を阻害することでmRNAを安定化し、翻訳の効率化とmRNA安定化の両過程において転写後の遺伝子発現制御に大きく貢献する。 The mRNA of the present invention has a 5'cap structure (a structure in which m 7 G (7-methylguanosine) is bound to a 5'terminal nucleoside via a 5'-5'triphosphate bridge) and poly (A) required for its translation. ) Also has a chain. The length of the poly (A) chain is not particularly limited, but is, for example, 30 to 200 bases. The translation initiation factor eIF4E binds to the 5'cap structure, and the poly (A) -binding protein PABP (poly (A) -binding protein) binds to the poly (A) chain, both of which are scaffold proteins. By forming a complex via, the mRNA has a cyclic structure (Wells SE, et al. Mol Cell. 1998; 2: 135-140). In addition, the translation terminator eRF3 forms a complex with PABP-eIF4G and loops out the 3'UTR (Uchida N, et al. J Biol Chem. 2002; 277: 50286-50292). Such mRNA cyclization physically brings the translation termination site and the translation initiation site closer to each other, and the ribosome that has completed translation is recycled from the stop codon to the next translation initiation without going through the 3'UTR. Greatly contributes to the efficiency of the start. The 5'end cap structure and the 3'end poly (A) chain not only improve the efficiency of such translation, but also stabilize the mRNA by inhibiting the degradation of mRNA from the end by exonuclease, which improves the efficiency of translation. It greatly contributes to the regulation of gene expression after transcription in both processes of mRNA stabilization.

上記要素の他、5'末端非翻訳領域(5'UTR)及び/又は3'末端非翻訳領域(3'UTR)を本発明のmRNAが備えていてもよい。通常、5'UTRの一部としてコザック配列が用いられる。また、好ましくは、3'UTRの一部として安定化シス配列が用いられる。安定化シス配列を用いることにより、mRNAの更なる安定化を図ることができる。安定化シス配列の具体例はPRE(pyrimidine-rich element)である。例えば、β-グロビンのPREをコード領域とポリ(A)鎖の間に介在させてmRNAを構成することにより、より安定性の高いmRNAを得ることができる。β-グロビンのPREの配列を配列表の配列番号11~13に示す(Mol Cell Biol. Sep 2001; 21(17): 5879-5888を参照)。β-グロビン遺伝子等、その3'UTRにPREを含む遺伝子の3'UTR(具体例を配列番号6に示す)の全体又は一部(但し、PREを含むもの)を用いて、本発明のmRNAの3'UTRを構成してもよい。一方、安定化シス配列とは対照的にARE (AU-rich element)、GRE (GU-rich element)等のシス因子はmRNAを不安定化することが知られている(例えば Louis I et al., 2014, J Interferon Cytokine Res. 34: 233-241を参照)。従って、本発明のmRNAは、このような不安定化をもたらすシス配列を含まないことが好ましい。 In addition to the above elements, the mRNA of the present invention may include a 5'end untranslated region (5'UTR) and / or a 3'end untranslated region (3'UTR). The Kozak consensus is usually used as part of the 5'UTR. Also, preferably, a stabilized cis sequence is used as part of the 3'UTR. Further stabilization of mRNA can be achieved by using the stabilized cis sequence. A specific example of a stabilized cis sequence is PRE (pyrimidine-rich element). For example, by interposing β-globin PRE between the coding region and the poly (A) chain to construct mRNA, more stable mRNA can be obtained. The sequence of the PRE of β-globin is shown in SEQ ID NOs: 11 to 13 in the sequence listing (see Mol Cell Biol. Sep 2001; 21 (17): 5879-5888). The mRNA of the present invention may be used in whole or in part (however, containing PRE) of the 3'UTR (specific example shown in SEQ ID NO: 6) of the gene containing PRE in its 3'UTR such as β-globin gene. 3'UTR may be configured. On the other hand, in contrast to stabilized cis sequences, cis factors such as ARE (AU-rich element) and GRE (GU-rich element) are known to destabilize mRNA (eg, Louis I et al. , 2014, J Interferon Cytokine Res. 34: 233-241). Therefore, the mRNA of the present invention preferably does not contain a cis sequence that causes such destabilization.

本発明のmRNAの5’UTR又は3'UTRを構成し得る要素として、上記の要素の他、mRNAの調製に利用する鋳型(市販のクローニング用プラスミドなど)に由来する配列、制限酵素認識配列(制限酵素サイト)を挙げることができる。 As elements that can constitute 5'UTR or 3'UTR of the mRNA of the present invention, in addition to the above elements, a sequence derived from a template (commercially available cloning plasmid, etc.) used for mRNA preparation, a restriction enzyme recognition sequence ( Restriction enzyme site) can be mentioned.

本発明のmRNAはin vitro転写系、化学合成等の方法によって調製することができる。in vitro転写用のキット(例えば例えばプロメガ社が提供するRiboMAXsystem、ニッポンジーン社が提供するCUGA7 in vitro transcription kit、ライフテクノロジーズ社が提供するMEGAscript T7 kit)を利用すれば、簡便に目的のmRNAを調製することが可能である。5'キャップ構造の付加も公知の方法で行えば良く、例えばNew England Biolabsが提供する3'-O-Me-m7G(5')ppp(5')G RNA Cap Structure Analogを利用することができる。 The mRNA of the present invention can be prepared by a method such as an in vitro transcription system or chemical synthesis. Using a kit for in vitro transcription (for example, RiboMAX system provided by Promega, CUGA7 in vitro transcription kit provided by Nippon Gene, MEGAscript T7 kit provided by Life Technologies) makes it easy to prepare the desired mRNA. It is possible. The addition of the 5'cap structure may be performed by a known method, for example, 3'-O-Me-m7G (5') ppp (5') G RNA Cap Structure Analog provided by New England Biolabs can be used. ..

本発明のmRNAとして、2種類以上のmRNAを併用することにしてもよい。例えば、特定の遺伝子のコード領域を有するmRNAと、当該遺伝子の発現産物と相互作用する発現産物をコードする領域を有するmRNAを併用することができる。 As the mRNA of the present invention, two or more types of mRNA may be used in combination. For example, an mRNA having a region encoding a specific gene and an mRNA having a region encoding an expression product that interacts with the expression product of the gene can be used in combination.

本発明の組成物に使用するmRNAの量は、本発明の組成物の使用目的、使用する目的遺伝子の特徴、標的細胞の種類等を考慮しつつ、標的細胞内で十分な量の発現産物が得られるように設定すればよい。mRNA量の例を示すと、一回分の量として3 cm 培養ディッシュあたり0.5~1.0μgのmRNAを含有させるとよい。 The amount of mRNA used in the composition of the present invention is such that a sufficient amount of expression product is contained in the target cell while considering the purpose of use of the composition of the present invention, the characteristics of the target gene to be used, the type of target cell, and the like. It may be set so that it can be obtained. To give an example of the amount of mRNA, it is advisable to contain 0.5 to 1.0 μg of mRNA per 3 cm culture dish as a single dose.

3.機能抑制物質
本発明における機能抑制物質は2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素(OAS)に作用し、OASによる人工合成mRNAの識別を抑制ないし阻害する。即ち、本発明の機能抑制物質の標的はOASである。OASは大別して、OAS1、OAS2、OAS3の3種類が存在することが知られている。機能抑制物質は、これらの分子の少なくとも1つに対して抑制効果を発揮する。ここで、本発明者らが明らかにした人工合成mRNA分解のメカニズムでは(図6を参照)、(i)人工合成mRNAは、細胞質に導入されるとオリゴアデニル酸合成酵素OAS3によって結合識別される。(ii)この人工合成mRNAを結合したOAS3はATPを基質にして2',5'-オリゴアデニル酸(2-5A)を合成する。(iii)2-5AはエンドヌクレアーゼRNaseLに結合し、不活性型のモノマーを活性型のダイマーへと変換する。(iv)一方で、細胞質において人工合成mRNAはリボソームによって翻訳されるが、細胞内mRNAと違ってmRNPを形成できない外来性の人工合成mRNAは翻訳効率が低いことと二次構造を形成しやすいため、リボソームが途中でストールする。(v)そのストールしたリボソームを識別してDom34-GTPBP2が会合し、これが活性型ダイマーとなったRNaseLを特異的にリクルートする。(vi)その結果、外来性の人工合成mRNAがRNaseLによって特異的に分解される。
3. 3. Function-suppressing substance The function-suppressing substance in the present invention acts on 2'-5'-oligoadenylic acid synthase (OAS) and suppresses or inhibits the discrimination of artificially synthesized mRNA by OAS. That is, the target of the function-suppressing substance of the present invention is OAS. It is known that there are roughly three types of OAS, OAS1, OAS2, and OAS3. The function-suppressing substance exerts an inhibitory effect on at least one of these molecules. Here, in the mechanism of artificially synthesized mRNA degradation revealed by the present inventors (see FIG. 6), (i) artificially synthesized mRNA is bound and identified by oligoadenylate synthase OAS3 when introduced into the cytoplasm. .. (ii) OAS3 bound to this artificially synthesized mRNA synthesizes 2', 5'-oligoadenylic acid (2-5A) using ATP as a substrate. (iii) 2-5A binds to the endonuclease RNase L and converts the inactive monomer to the active dimer. (iv) On the other hand, artificially synthesized mRNA is translated by ribosomes in the cytoplasm, but unlike intracellular mRNA, exogenous artificially synthesized mRNA, which cannot form mRNP, has low translation efficiency and easily forms a secondary structure. , Ribosome stalls on the way. (v) Dom34-GTPBP2 associates with the stalled ribosome and specifically recruits RNase L, which has become an active dimer. (vi) As a result, exogenous artificially synthesized mRNA is specifically degraded by RNase L.

OASの中で最大のOAS3は機能ドメインを複数持ち、より長いRNAを認識する特徴を有し、上記の通り外来性の人工合成mRNAの識別において中心的役割を果たす。従って、本発明における機能抑制物質の標的として最も好ましい。そこで、好ましい態様ではOAS3を標的とする機能抑制物質を採用する。実際、OAS3の機能阻害によって人工合成mRNAの発現が飛躍的に効率化すること(例えば、後述の実施例に示した実験結果)及びその効果はOAS1又はOAS2を標的とした場合に比較して格段に高いことが確認されている。尚、OASの詳細は公共のデータベースに掲載されており、本発明を実施する上で必要な情報(例えば、RNA干渉を利用して機能阻害する場合のsiRNAの設計に必要な配列情報など)は容易に入手することができる。NCBIのデータベースでは、OAS1はGene ID: 4938として、OAS2はGene ID: 4939、OAS3はGene ID:4940としてそれぞれ登録されている。 OAS3, the largest of the OAS, has multiple functional domains and has the characteristic of recognizing longer RNA, and plays a central role in the identification of exogenous artificially synthesized mRNA as described above. Therefore, it is most preferable as a target of the function-suppressing substance in the present invention. Therefore, in a preferred embodiment, a function-suppressing substance that targets OAS3 is adopted. In fact, the functional inhibition of OAS3 dramatically improves the efficiency of the expression of artificially synthesized mRNA (for example, the experimental results shown in the examples below) and its effect is significantly higher than that when OAS1 or OAS2 is targeted. It has been confirmed that it is expensive. The details of OAS are published in a public database, and information necessary for carrying out the present invention (for example, sequence information necessary for designing siRNA in the case of functional inhibition using RNA interference) is available. It can be easily obtained. In the NCBI database, OAS1 is registered as Gene ID: 4938, OAS2 is registered as Gene ID: 4939, and OAS3 is registered as Gene ID: 4940.

2種類以上の機能抑制物質を併用することにしてもよい。この場合、各機能抑制物質の標的、作用等は同一又は類似であっても、或いは異なっていてもよい。例えば、OAS1の機能抑制物質、OSA2の機能抑制物質及びOAS3の機能抑制物質からなる群より選択される二以上の機能抑制物質を併用する。標的が同一の機能抑制物質を2種類以上併用することも可能である。例えば、OAS3を標的とする、異なる2種類以上の機能抑物質を併用することができる。 Two or more kinds of function-suppressing substances may be used in combination. In this case, the targets, actions, etc. of each function-suppressing substance may be the same, similar, or different. For example, two or more function-suppressing substances selected from the group consisting of a function-suppressing substance of OAS1, a function-suppressing substance of OSA2, and a function-suppressing substance of OAS3 are used in combination. It is also possible to use two or more kinds of function-suppressing substances having the same target in combination. For example, two or more different functional inhibitors targeting OAS3 can be used together.

本発明の機能抑制物質の例は次の通りである。
(a)2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素(OAS)を標的とするsiRNA
(b)2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素(OAS)を標的とするsiRNAを細胞内で生成する核酸コンストラクト
(c)2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素(OAS)を標的とするアンチセンス核酸
(d)2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素(OAS)を標的とするリボザイム
Examples of the function-suppressing substance of the present invention are as follows.
(a) siRNA targeting 2'-5'-oligoadenylic acid synthase (OAS)
(b) Nucleic acid construct that produces siRNA targeting 2'-5'-oligoadenylic acid synthase (OAS) intracellularly
(c) Antisense nucleic acid targeting 2'-5'-oligoadenylic acid synthase (OAS)
(d) Ribozymes targeting 2'-5'-oligoadenylic acid synthase (OAS)

上記(a)及び(b)は、いわゆるRNAi(RNA interference;RNA干渉)による発現抑制に利用される化合物である。換言すれば、上記(a)又は(b)の化合物を機能抑制物質として採用すれば、RNAiによりOASの発現を抑制することができる。RNAiは真核細胞内で引き起こすことが可能な、配列特異的な転写後遺伝子抑制のプロセスである。哺乳動物細胞に対するRNAiでは、標的mRNAの配列に対応する配列の短い二本鎖RNA(siRNA)が使用される。通常、siRNAは21~23塩基対である。哺乳動物細胞は二本鎖RNA(dsRNA)の影響を受ける2つの経路(配列特異的経路及び配列非特異的経路)を有することが知られている。配列特異的経路においては、比較的長いdsRNAが短い干渉性のRNA(即ちsiRNA)に分割される。他方、配列非特異的経路は、所定の長さ以上であれば配列に関係なく、任意のdsRNAによって惹起されると考えられている。この経路ではdsRNAが二つの酵素、即ち活性型となり翻訳開始因子eIF2をリン酸化することでタンパク質合成のすべてを停止させるPKRと、RNase L活性化分子の合成に関与する2',5'オリゴアデニル酸合成酵素が活性化される。この非特異的経路の進行を最小限に留めるためには約30塩基対より短い二本鎖RNA(siRNA)を使用することが好ましい(Hunter et al. (1975) J Biol Chem 250: 409-17; Manche et al. (1992) Mol Cell Biol 12: 5239-48; Minks et al. (1979) J Biol Chem 254: 10180-3; 及び Elbashir et al. (2001) Nature 411: 494-8を参照されたい)。 The above (a) and (b) are compounds used for suppressing expression by so-called RNAi (RNA interference). In other words, if the compound (a) or (b) above is adopted as a function-suppressing substance, RNAi can suppress the expression of OAS. RNAi is a sequence-specific post-transcriptional gene suppression process that can be triggered in eukaryotic cells. RNAi for mammalian cells uses short double-stranded RNA (siRNA) with a sequence corresponding to the sequence of the target mRNA. Usually, siRNA is 21 to 23 base pairs. Mammalian cells are known to have two pathways (sequence-specific and sequence-non-specific pathways) that are affected by double-stranded RNA (dsRNA). In the sequence-specific pathway, relatively long dsRNAs are split into short interfering RNAs (ie siRNAs). On the other hand, the sequence non-specific pathway is considered to be triggered by any dsRNA regardless of the sequence as long as it is longer than a predetermined length. In this pathway, dsRNA becomes two enzymes, the active form, PKR, which stops all protein synthesis by phosphorylating the translation initiation factor eIF2, and 2', 5'oligoadenyl, which is involved in the synthesis of RNase L-activating molecule. Acid synthase is activated. To minimize the progression of this non-specific pathway, it is preferable to use double-stranded RNA (siRNA) shorter than about 30 base pairs (Hunter et al. (1975) J Biol Chem 250: 409-17). See Manche et al. (1992) Mol Cell Biol 12: 5239-48; Minks et al. (1979) J Biol Chem 254: 10180-3; and Elbashir et al. (2001) Nature 411: 494-8. sea bream).

標的特異的なRNAiを生じさせるためには標的遺伝子のmRNA配列の一部と相同なセンスRNA及びこれに相補的なアンチセンスRNAからなるsiRNAを細胞内に導入するか、又は細胞内で発現させればよい。上記(a)は前者の方法に対応する化合物であり、同様に上記(b)は後者の方法に対応する化合物である。 In order to generate target-specific RNAi, siRNA consisting of a sense RNA homologous to a part of the mRNA sequence of the target gene and an antisense RNA complementary thereto is introduced into cells or expressed intracellularly. Just do it. The above (a) is a compound corresponding to the former method, and similarly, the above (b) is a compound corresponding to the latter method.

特定の遺伝子を標的とするsiRNAは、通常、当該遺伝子のmRNAの配列における連続する領域と相同な配列からなるセンスRNAとその相補配列からなるアンチセンスRNAがハイブリダイズした二本鎖RNAである。ここでの「連続する領域」の長さは通常15~30塩基、好ましくは18~23塩基、より好ましくは19~21塩基である。 A siRNA that targets a specific gene is usually a double-stranded RNA that is a hybrid of a sense RNA consisting of a sequence homologous to a continuous region in the mRNA sequence of the gene and an antisense RNA consisting of a complementary sequence thereof. The length of the "continuous region" here is usually 15 to 30 bases, preferably 18 to 23 bases, and more preferably 19 to 21 bases.

末端に数塩基のオーバーハングを有する二本鎖RNAが高いRNAi効果を発揮することが知られている。そこで本発明においても、そのような構造のsiRNAを採用することが好ましい。オーバーハングを形成する塩基の長さは特に限定されないが、好ましくは2塩基(例えばTT、UU、UG)である。 It is known that double-stranded RNA having an overhang of several bases at the end exerts a high RNAi effect. Therefore, also in the present invention, it is preferable to adopt siRNA having such a structure. The length of the base forming the overhang is not particularly limited, but is preferably 2 bases (eg, TT, UU, UG).

修飾したRNAからなるsiRNAを用いることにしてもよい。ここでの修飾の例としてホスホロチオエート化、修飾塩基(例えば蛍光標識塩基)の使用が挙げられる。 SiRNA consisting of modified RNA may be used. Examples of modifications here include phosphorothioation and the use of modified bases (eg, fluorescently labeled bases).

RNAi法に使用するdsRNAは化学合成によって、又は適当な発現ベクターを用いてin vitro又はin vivoで調製することができる。発現ベクターによる方法は、比較的長いdsRNAの調製を行うことに特に有効である。siRNAの設計には通常、標的配列に固有の配列(連続配列)が利用される。尚、適当な標的配列を選択するためのプログラム及びアルゴリズムが開発されている。 The dsRNA used in the RNAi method can be prepared in vitro or in vivo by chemical synthesis or using a suitable expression vector. Expression vector methods are particularly effective in preparing relatively long dsRNAs. Sequences unique to the target sequence (continuous sequences) are usually used in the design of siRNA. Programs and algorithms for selecting an appropriate target sequence have been developed.

OAS1を標的としたsiRNAの配列の例を以下に示す。
CUACAGAGAGACUUCCUGA dTdT(配列番号14。後述の実施例で使用した配列)
An example of the siRNA sequence targeting OAS1 is shown below.
CUACAGAGAGACUUCCUGA dTdT (SEQ ID NO: 14. Sequence used in Examples described later)

OAS2を標的としたsiRNAの配列の例を以下に示す。
CGCUCUGAGCUUAAAUGAU dTdT(配列番号15。後述の実施例で使用した配列)
An example of the siRNA sequence targeting OAS2 is shown below.
CGCUCUGAGCUUAAAUGAU dTdT (SEQ ID NO: 15. Sequence used in Examples below)

OAS3を標的としたsiRNAの配列の例を以下に示す。
GAAGGAUGCUUUCAGCCUA dTdT(配列番号16。後述の実施例で使用した配列)
An example of the siRNA sequence targeting OAS3 is shown below.
GAAGGAUGCUUUCAGCCUA dTdT (SEQ ID NO: 16. Sequence used in Examples described later)

上記(b)の「siRNAを細胞内で生成する核酸コンストラクト」とは、それを細胞に導入すると細胞内でのプロセスによって所望のsiRNA(標的遺伝子に対するRNAiを引き起こすsiRNA)が生ずる核酸性分子をいう。当該核酸コンストラクトの一つの例はshRNA(short hairpin RNA)である。shRNAは、センスRNAとアンチセンスRNAがループ構造部を介して連結された構造(ヘアピン構造)を有し、細胞内でループ構造部が切断されて二本鎖siRNAとなり、RNAi効果をもたらす。ループ構造部の長さは特に限定されないが、通常は3~23塩基である。 The "nucleic acid construct that produces siRNA intracellularly" in (b) above refers to a nucleic acid molecule that produces the desired siRNA (siRNA that causes RNAi against the target gene) by the intracellular process when it is introduced into the cell. .. One example of the nucleic acid construct is shRNA (short hairpin RNA). shRNA has a structure in which sense RNA and antisense RNA are linked via a loop structure (hairpin structure), and the loop structure is cleaved in the cell to become double-stranded siRNA, which brings about the RNAi effect. The length of the loop structure is not particularly limited, but is usually 3 to 23 bases.

核酸コンストラクトの別の例は、所望のsiRNAを発現し得るベクターである。このようなベクターとしては、後のプロセスによってsiRNAに変換されるshRNAを発現する(shRNAをコードする配列がインサートされた)ベクター(ステムループタイプ又はショートヘアピンタイプと呼ばれる)、センスRNAとアンチセンスRNAを別々に発現するベクター(タンデムタイプと呼ばれる)が挙げられる。これらのベクターは当業者であれば常法に従い作製することができる(Brummelkamp TR et al.(2002) Science 296:550-553; Lee NS et al.(2001) Nature Biotechnology 19:500-505; Miyagishi M & Taira K (2002) Nature Biotechnology 19:497-500; Paddison PJ et al.(2002) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99:1443-1448; Paul CP et al.(2002) Nature Biotechnology 19 :505-508; Sui G et al.(2002) Proc Natl Acad Sci USA 99(8):5515-5520; Paddison PJ et al.(2002) Genes Dev. 16:948-958等が参考になる)。現在、種々のRNAi用ベクターが利用可能である。このような公知のベクターを利用して本発明のベクターを構築することにしてもよい。この場合、所望のRNA(例えばshRNA)をコードするインサートDNAを用意した後、ベクターのクローニングサイトに挿入し、RNAi発現ベクターとする。尚、標的遺伝子に対するRNAi作用を発揮するsiRNAを細胞内で生じさせるという機能を有する限り、ベクターの由来や構造は限定されるものではない。 Another example of a nucleic acid construct is a vector capable of expressing the desired siRNA. Such vectors are vectors (called stem-loop type or short hairpin type) that express shRNAs that are converted to siRNA by a later process (with a sequence encoding the shRNA inserted), sense RNA and antisense RNA. Can be mentioned as a vector (called a tandem type) that separately expresses. These vectors can be prepared by those skilled in the art according to conventional methods (Brummelkamp TR et al. (2002) Science 296: 550-553; Lee NS et al. (2001) Nature Biotechnology 19: 500-505; Miyagishi. M & Taira K (2002) Nature Biotechnology 19: 497-500; Paddison PJ et al. (2002) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99: 1443-1448; Paul CP et al. (2002) Nature Biotechnology 19: 505-508; Sui G et al. (2002) Proc Natl Acad Sci USA 99 (8): 5515-5520; Paddison PJ et al. (2002) Genes Dev. 16: 948-958 etc.). Currently, various RNAi vectors are available. The vector of the present invention may be constructed using such a known vector. In this case, an insert DNA encoding a desired RNA (for example, shRNA) is prepared and then inserted into the cloning site of the vector to obtain an RNAi expression vector. The origin and structure of the vector are not limited as long as it has the function of generating siRNA that exerts RNAi action on the target gene in the cell.

上記(c)はアンチセンス法による発現抑制に利用される化合物である。換言すれば、上記(c)の化合物を機能抑制物質として採用すれば、アンチセンス法によりOASの発現を抑制することができる。アンチセンス法による発現阻害を行う場合には例えば、標的細胞内で転写されたときに、OASをコードするmRNAの固有の部分に相補的なRNAを生成するアンチセンス・コンストラクトが使用される。このようなアンチセンス・コンストラクトは例えば、発現プラスミドの形態で標的細胞に導入される。一方、アンチセンス・コンストラクトとして、標的細胞内に導入されたときに、OASをコードするmRNA/又はゲノムDNA配列とハイブリダイズしてその発現を阻害するオリゴヌクレオチド・プローブを採用することもできる。このようなオリゴヌクレオチド・プローブとしては、好ましくは、エキソヌクレアーゼ及び/又はエンドヌクレアーゼなどの内因性ヌクレアーゼに対して抵抗性であるものが用いられる。 The above (c) is a compound used for suppressing expression by the antisense method. In other words, if the compound of (c) above is adopted as a function-suppressing substance, the expression of OAS can be suppressed by the antisense method. When inhibiting expression by the antisense method, for example, an antisense construct that produces RNA complementary to the unique portion of mRNA encoding OAS when transcribed in the target cell is used. Such antisense constructs are introduced into target cells, for example, in the form of expression plasmids. On the other hand, as an antisense construct, an oligonucleotide probe that hybridizes with an mRNA / or genomic DNA sequence encoding OAS and inhibits its expression when introduced into a target cell can also be adopted. As such oligonucleotide probes, those that are resistant to endogenous nucleases such as exonucleases and / or endonucleases are preferably used.

アンチセンス核酸としてDNA分子を使用する場合、OASをコードするmRNAの翻訳開始部位(例えば-10~+10の領域)を含む領域に由来するオリゴデオキシリボヌクレオチドが好ましい。 When a DNA molecule is used as an antisense nucleic acid, an oligodeoxyribonucleotide derived from a region containing a translation initiation site (for example, a region of -10 to +10) of mRNA encoding OAS is preferable.

アンチセンス核酸と、標的核酸との間の相補性は厳密であることが好ましいが、多少のミスマッチが存在していてもよい。標的核酸に対するアンチセンス核酸のハイブリダイズ能は一般に両核酸の相補性の程度及び長さの両方に依存する。通常、使用するアンチセンス核酸が長いほど、ミスマッチの数が多くても、標的核酸との間に安定な二重鎖(又は三重鎖)を形成することができる。当業者であれば、標準的な手法を用いて、許容可能なミスマッチの程度を確認することができる。 The complementarity between the antisense nucleic acid and the target nucleic acid is preferably strict, but some mismatch may be present. The ability of an antisense nucleic acid to hybridize to a target nucleic acid generally depends on both the degree and length of complementarity of both nucleic acids. Generally, the longer the antisense nucleic acid used, the more stable double chains (or triple chains) can be formed with the target nucleic acid, even if the number of mismatches is large. One of ordinary skill in the art can use standard techniques to determine the degree of acceptable mismatch.

アンチセンス核酸はDNA、RNA、若しくはこれらのキメラ混合物、又はこれらの誘導体や改変型であってもよい。また、一本鎖でも二本鎖でもよい。塩基部分、糖部分、又はリン酸骨格部分を修飾することで、アンチセンス核酸の安定性、ハイブリダイゼーション能等を向上させることなどができる。また、アンチセンス核酸に、細胞膜輸送を促す物質(例えば Letsinger et al., 1989, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 86:6553-6556; Lemaitre et al., 1987, Proc. Natl. Acad. Sci. 84:648-652; PCT Publication No. W088/09810, published December 15, 1988を参照されたい)や、特定の細胞に対する親和性を高める物質などを付加してもよい。 The antisense nucleic acid may be DNA, RNA, or a chimeric mixture thereof, or a derivative or modified form thereof. Further, it may be single-stranded or double-stranded. By modifying the base portion, the sugar portion, or the phosphate skeleton portion, the stability of the antisense nucleic acid, the hybridization ability, and the like can be improved. In addition, antisense nucleic acids include substances that promote cell membrane transport (eg, Letsinger et al., 1989, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86: 6553-6556; Lemaitre et al., 1987, Proc. Natl. Acad. Sci. . 84: 648-652; PCT Publication No. W088 / 09810, published December 15, 1988), or substances that enhance the affinity for specific cells may be added.

アンチセンス核酸は例えば市販の自動DNA合成装置(例えばアプライド・バイオシステムズ社等)を使用するなど、常法で合成することができる。核酸修飾体や誘導体の作製には例えば、Stein et al.(1988), Nucl. Acids Res. 16:3209やSarin et al., (1988), Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 85:7448-7451等を参照することができる。 The antisense nucleic acid can be synthesized by a conventional method, for example, using a commercially available automatic DNA synthesizer (for example, Applied Biosystems, etc.). For the production of nucleic acid modifiers and derivatives, for example, Stein et al. (1988), Nucl. Acids Res. 16: 3209 and Sarin et al., (1988), Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85: 7448- 7451 etc. can be referred to.

標的細胞内におけるアンチセンス核酸の作用を高めるために、pol IIやpol IIIといった強力なプロモーターを利用することができる。即ち、このようなプロモーターの制御下に配置されたアンチセンス核酸を含むコンストラクトを標的細胞に導入すれば、当該プロモーターの作用によって十分な量のアンチセンス核酸の転写を確保できる。 Strong promoters such as pol II and pol III can be utilized to enhance the action of antisense nucleic acids in target cells. That is, if a construct containing an antisense nucleic acid arranged under the control of such a promoter is introduced into a target cell, transcription of a sufficient amount of antisense nucleic acid can be ensured by the action of the promoter.

アンチセンス核酸の発現には、哺乳動物細胞(好ましくはヒト細胞)で機能することが知られている任意のプロモーター(誘導性プロモーター又は構成的プロモーター)によって行うことができる。例えば、SV40初期プロモーター領域 (Bernoist and Chambon, 1981, Nature 290:304-310)、ラウス肉腫ウイルスの3'末端領域由来のプロモーター(Yamamoto et al., 1980, Cell 22:787-797)、疱疹チミジン・キナーゼ・プロモーター(Wagner et al., 1981, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 78:1441-1445)等のプロモーターを使用することができる。 Expression of the antisense nucleic acid can be carried out by any promoter (inducible promoter or constitutive promoter) known to function in mammalian cells (preferably human cells). For example, the SV40 early promoter region (Bernoist and Chambon, 1981, Nature 290: 304-310), the promoter from the 3'end region of the Raus sarcoma virus (Yamamoto et al., 1980, Cell 22: 787-797), herpes thymidine. -Promoters such as the kinase promoter (Wagner et al., 1981, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78: 1441-1445) can be used.

本発明の一態様では、リボザイムによる発現抑制を利用する(上記(d)の化合物の場合)。部位特異的認識配列でmRNAを開裂させるリボザイムを用いて標的mRNAを破壊することもできるが、好ましくはハンマーヘッド・リボザイムを使用する。ハンマーヘッド・リボザイムの構築方法については例えばHaseloff and Gerlach, 1988, Nature, 334:585-591を参考にすることができる。 In one aspect of the present invention, suppression of expression by ribozyme is utilized (in the case of the compound of (d) above). The target mRNA can also be disrupted with a ribozyme that cleaves the mRNA with a site-specific recognition sequence, but a hammerhead ribozyme is preferred. For example, Haseloff and Gerlach, 1988, Nature, 334: 585-591 can be referred to for the method of constructing the hammerhead ribozyme.

アンチセンス法を利用する場合と同様に、例えば安定性やターゲット能を向上させることを目的として、修飾されたオリゴヌクレオチドを用いてリボザイムを構築してもよい。効果的な量のリボザイムを標的細胞内で生成させるために、例えば、強力なプロモーター(例えばpol IIやpol III)の制御下に、当該リボザイムをコードするDNAを配置した核酸コンストラクトを使用することが好ましい。 Ribozymes may be constructed using modified oligonucleotides, for example for the purpose of improving stability and targeting ability, as in the case of utilizing the antisense method. In order to generate an effective amount of ribozyme in the target cell, for example, a nucleic acid construct in which the DNA encoding the ribozyme is placed under the control of a strong promoter (eg, pol II or pol III) can be used. preferable.

ここで、本発明における機能抑制物質として2',5'-オリゴアデニル酸(2-5A)誘導体を用いることも可能である。この場合、機能抑制物質である2-5A誘導体が、エンドヌクレアーゼRNaseLへの2-5Aの結合を競合阻害し、その結果、OASの機能阻害が生じることになる。エンドヌクレアーゼRNaseLへの2-5Aの結合を競合阻害するという特性を示す限り、2-5A誘導体の構造は特に限定されない。また、既存の2-5A誘導体を使用しても、或いは新たに合成した2-5A誘導体を使用することにしてもよい。2-5AがエンドヌクレアーゼRNaseLへ結合し得る条件下で供試2-5A誘導体を併存させた場合に2-5Aの結合量を測定することよって、本発明の機能抑制物質として利用可能である2-5A誘導体に該当するか否かの判定ないし評価を行うことができる。従って、本発明の機能抑制物質として利用可能な2-5A誘導体を特定することは当業者であれば容易になし得る。 Here, it is also possible to use a 2', 5'-oligoadenylic acid (2-5A) derivative as the function-suppressing substance in the present invention. In this case, the 2-5A derivative, which is a function inhibitor, competitively inhibits the binding of 2-5A to the endonuclease RNase L, resulting in inhibition of OAS function. The structure of the 2-5A derivative is not particularly limited as long as it exhibits the property of competitively inhibiting the binding of 2-5A to the endonuclease RNase L. Further, an existing 2-5A derivative may be used, or a newly synthesized 2-5A derivative may be used. It can be used as a function-suppressing substance of the present invention by measuring the amount of binding of 2-5A when the test 2-5A derivative is coexisted under the condition that 2-5A can bind to the endonuclease RNaseL2. It is possible to judge or evaluate whether or not it corresponds to a -5A derivative. Therefore, a person skilled in the art can easily identify a 2-5A derivative that can be used as a function-suppressing substance of the present invention.

本発明の組成物に使用する機能抑制物質の量は、本発明の組成物の使用目的、使用する機能抑制物質の特性、標的細胞の種類等を考慮しつつ、標的細胞内で所望の効果を発揮できるように設定すればよい。機能抑制物質としてsiRNAを採用する場合には、例えば、一回分の量として、培養液中においてその濃度が10~50 nMとなるようにsiRNAを含有させるとよい。 The amount of the function-suppressing substance used in the composition of the present invention has a desired effect in the target cell while considering the purpose of use of the composition of the present invention, the characteristics of the function-suppressing substance used, the type of the target cell, and the like. You can set it so that it can be demonstrated. When siRNA is adopted as a function-suppressing substance, for example, it is advisable to contain siRNA in a culture medium so that its concentration is 10 to 50 nM as a single dose.

4.導入方法
本発明を利用して標的細胞内で目的遺伝子を発現させるためには、典型的には以下のステップ(1)及び(2)を行う。
(1)標的細胞に2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素の機能抑制物質(本発明の第2要素)を導入するステップ
(2)前記標的細胞に目的遺伝子のmRNA(本発明の第1要素)を導入するステップ
4. Introduction method In order to express the target gene in the target cell using the present invention, the following steps (1) and (2) are typically performed.
(1) Step of introducing 2'-5'-oligoadenylate synthase function inhibitor (second element of the present invention) into target cells
(2) Step of introducing mRNA of target gene (first element of the present invention) into the target cell

ステップ(1)における、機能抑制物質としてのsiRNA等の標的細胞への導入、及びステップ(2)におけるmRNAの標的細胞への導入は公知の方法で行うことができる。例えば、リン酸カルシウム共沈降法、エレクトロポレーション(Potter, H. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 81, 7161-7165(1984))、リポフェクション(Felgner, P.L. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 84,7413-7417(1987))、マイクロインジェクション(Graessmann, M. & Graessmann,A., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 73,366-370(1976))、Hanahanの方法(Hanahan, D., J. Mol. Biol. 166, 557-580(1983))、酢酸リチウム法(Schiestl, R.H. et al., Curr. Genet. 16, 339-346(1989))、プロトプラスト-ポリエチレングリコール法(Yelton, M.M. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 81, 1470-1474(1984))、超音波遺伝子導入法、カチオン性ポリアミン酸を利用した方法(例えば特開2011-173802号公報を参照)、カチオン性ポリマーセグメントと非架電親水性ポリマーセグメントとを有するブロックコポリマーからなるポリイオンコンプレックス(PIC)型の高分子ミセルを利用した方法(例えば、特開2004-352972号公報、国際公開第2012/005376号パンフレットを参照)等によって実施することができる。 The introduction of siRNA as a function-suppressing substance into a target cell in step (1) and the introduction of mRNA into a target cell in step (2) can be performed by a known method. For example, calcium phosphate co-precipitation, electroporation (Potter, H. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81, 7161-7165 (1984)), lipofection (Felgner, PL et al., Proc. Natl). . Acad. Sci. USA 84,7413-7417 (1987)), Microinjection (Graessmann, M. & Graessmann, A., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 73,366-370 (1976)), Hanahan's method ( Hanahan, D., J. Mol. Biol. 166, 557-580 (1983)), Lithium acetate method (Schiestl, RH et al., Curr. Genet. 16, 339-346 (1989)), Protoplast-polyethylene glycol Method (Yelton, MM et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 81, 1470-1474 (1984)), ultrasonic gene transfer method, method using cationic polyamic acid (for example, JP-A-2011-173802). (See), a method using a polyion complex (PIC) type polymer micelle composed of a block copolymer having a cationic polymer segment and a non-electroporation hydrophilic polymer segment (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-352972, International Publication). It can be carried out by (see the pamphlet No. 2012/005376) and the like.

上でも言及したように、機能抑制物質の作用の発現に要する時間を考慮すれば、機能抑制物質とmRNAは、この順序で且つ間隔をあけて導入することが好ましい。従って、好ましくは、ステップ(1)の後、所定の時間(例えば1時間~48時間、好ましくは4時間~30時間)が経過した段階でステップ(2)を行う。但し、ステップ(1)とステップ(2)を同時に行うことにしてもよい。この場合、例えば、導入操作に先立って機能抑制物質とmRNAを混合したものを用意し、これを標的細胞へ導入する(この場合はステップ(1)とステップ(2)が同時に一つの操作として実施されることになる)。或いは、機能抑制物質とmRNAを別個に用意しておき、両者を実質的に時間差のない条件でそれぞれ標的細胞に導入する。 As mentioned above, considering the time required for the onset of action of the inhibitory substance, it is preferable to introduce the inhibitory substance and mRNA in this order and at intervals. Therefore, preferably, step (2) is performed when a predetermined time (for example, 1 hour to 48 hours, preferably 4 hours to 30 hours) has elapsed after step (1). However, step (1) and step (2) may be performed at the same time. In this case, for example, a mixture of a function-suppressing substance and mRNA is prepared prior to the introduction operation, and this is introduced into the target cell (in this case, steps (1) and (2) are simultaneously performed as one operation. Will be done). Alternatively, a function-suppressing substance and mRNA are prepared separately, and both are introduced into the target cells under conditions where there is substantially no time difference.

5.用途
本発明の組成物によれば、標的細胞内で人工合成mRNAの発現を効率化することができ、目的タンパク質が高発現する。従って、本発明は、目的タンパク質の高発現が望まれる様々な用途への適用が可能である。本発明の用途の例として、(A)各種ウイルス性疾患(例えばB型肝炎、後天性免疫不全症候群AIDS、成人T細胞白血病)や遺伝病(例えばデュシェンヌ型筋ジストロフィー、嚢胞性腺維症、βサラセミア、Hurler症候群、網膜色素変性症、X連鎖型腎性尿崩症)の治療、(B)癌免疫療法、(C)iPS細胞の作製、(D)幹細胞(例えばiPS細胞やES細胞などの多分化能幹細胞)又は前駆細胞の分化誘導、を挙げることができる。
5. Applications According to the composition of the present invention, the expression of artificially synthesized mRNA can be streamlined in the target cell, and the target protein is highly expressed. Therefore, the present invention can be applied to various uses in which high expression of the target protein is desired. Examples of applications of the present invention include (A) various viral diseases (eg, hepatitis B, acquired immunodeficiency syndrome AIDS, adult T-cell leukemia) and genetic diseases (eg, Duchenne muscular dystrophy, cystic adenomyosis, β-salasemia, etc.) Treatment of Hurler syndrome, retinal pigment degeneration, X-chain renal dysfunction), (B) cancer immunotherapy, (C) iPS cell production, (D) pluripotency of stem cells (eg iPS cells and ES cells) Noh stem cells) or induction of differentiation of precursor cells.

(A)及び(B)は、いわゆるRNA医薬として本発明を利用するものである。(A)の具体例はB型肝炎の治療である。例えば、ゲノムに組み込まれたウイルスDNAを切断・分解するヌクレアーゼ(ZFN、TALEN、又はCRISPR-Cas9)遺伝子を目的遺伝子として組み込んだmRNAを用いることにより、従来のウイルスベクターを使用した方法で問題となる発がんリスクを伴わないウイルス治療が可能となる。このように、本発明の組成物はウイルス除去剤としても有用である。遺伝病の治療においては、例えば、疾患原因遺伝子(機能低下又は欠損により疾患を引き起こすもの)を目的遺伝子とし、本発明を適用する。(B)の用途では、本発明を利用してがん抗原のmRNAを抗原提示細胞に導入し、癌ワクチンを体内で産生させることになる。(C)の用途に本発明を適用すれば、ウイルスベクターを使用することなく初期化因子を導入することが可能になるため、細胞のがん化の問題を克服することができる。(D)の用途においても同様の利点が得られる。 (A) and (B) utilize the present invention as a so-called RNA drug. A specific example of (A) is the treatment of hepatitis B. For example, by using an mRNA in which a nuclease (ZFN, TALEN, or CRISPR-Cas9) gene that cleaves and degrades viral DNA integrated into the genome is incorporated as a target gene, the method using a conventional viral vector becomes a problem. Viral treatment without cancer risk becomes possible. As described above, the composition of the present invention is also useful as a virus removing agent. In the treatment of hereditary diseases, for example, a disease-causing gene (a gene that causes a disease due to functional deterioration or deficiency) is used as a target gene, and the present invention is applied. In the use of (B), the present invention is used to introduce an mRNA of a cancer antigen into an antigen-presenting cell to produce a cancer vaccine in the body. If the present invention is applied to the application of (C), it becomes possible to introduce a reprogramming factor without using a viral vector, and thus it is possible to overcome the problem of carcinogenesis of cells. Similar advantages can be obtained in the application of (D).

本発明の組成物をRNA医薬として利用する場合の製剤化は常法に従って行うことができる。製剤化する場合には、製剤上許容される他の成分(例えば、緩衝剤、賦形剤、崩壊剤、乳化剤、懸濁剤、無痛化剤、安定剤、保存剤、防腐剤、生理食塩水、担体など)を含有させることができる。緩衝剤としてはリン酸緩衝液、クエン酸緩衝液などを用いることができる。賦形剤としては乳糖、デンプン、ソルビトール、D-マンニトール、白糖等を用いることができる。崩壊剤としてはデンプン、カルボキシメチルセルロース、炭酸カルシウム等を用いることができる。緩衝剤としてはリン酸塩、クエン酸塩、酢酸塩等を用いることができる。乳化剤としてはアラビアゴム、アルギン酸ナトリウム、トラガント等を用いることができる。懸濁剤としてはモノステアリン酸グリセリン、モノステアリン酸アルミニウム、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ラウリル硫酸ナトリウム等を用いることができる。無痛化剤としてはベンジルアルコール、クロロブタノール、ソルビトール等を用いることができる。安定剤としてはプロピレングリコール、アスコルビン酸等を用いることができる。保存剤としてはフェノール、塩化ベンザルコニウム、ベンジルアルコール、クロロブタノール、メチルパラベン等を用いることができる。防腐剤としては塩化ベンザルコニウム、パラオキシ安息香酸、クロロブタノール等と用いることができる。 When the composition of the present invention is used as an RNA drug, it can be formulated according to a conventional method. When formulating, other components that are acceptable for the formulation (eg, buffers, excipients, disintegrants, emulsifiers, suspensions, painkillers, stabilizers, preservatives, preservatives, saline) , Carrier, etc.) can be contained. As the buffering agent, a phosphate buffer solution, a citric acid buffer solution, or the like can be used. As the excipient, lactose, starch, sorbitol, D-mannitol, sucrose and the like can be used. As the disintegrant, starch, carboxymethyl cellulose, calcium carbonate and the like can be used. As the buffer, phosphate, citrate, acetate and the like can be used. As the emulsifier, gum arabic, sodium alginate, tragant and the like can be used. As the suspending agent, glycerin monostearate, aluminum monostearate, methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, sodium lauryl sulfate and the like can be used. As the pain-relieving agent, benzyl alcohol, chlorobutanol, sorbitol and the like can be used. Propylene glycol, ascorbic acid and the like can be used as the stabilizer. As the preservative, phenol, benzalkonium chloride, benzyl alcohol, chlorobutanol, methylparaben and the like can be used. As the preservative, benzalkonium chloride, paraoxybenzoic acid, chlorobutanol and the like can be used.

製剤化する場合の剤型も特に限定されない。剤型の例は注射剤、錠剤、散剤、細粒剤、顆粒剤、カプセル剤及びシロップ剤である。 The dosage form for formulation is not particularly limited. Examples of dosage forms are injections, tablets, powders, fine granules, granules, capsules and syrups.

本発明のRNA医薬はその剤型に応じて経口投与又は非経口投与(静脈内、動脈内、皮下、皮内、筋肉内又は腹腔内注射、経皮、経鼻、経粘膜など)によって対象に適用される。これらの投与経路は互いに排他的なものではなく、任意に選択される二つ以上を併用することもできる(例えば、経口投与と同時に又は所定時間経過後に静脈注射等を行う等)。ここでの「対象」は特に限定されず、ヒト及びヒト以外の哺乳動物(ペット動物、家畜、実験動物を含む。具体的には例えばマウス、ラット、モルモット、ハムスター、サル、ウシ、ブタ、ヤギ、ヒツジ、イヌ、ネコ、ニワトリ、ウズラ等である)を含む。好ましい一態様では本発明のRNA医薬はヒトに対して適用される。 The RNA drug of the present invention is targeted by oral administration or parenteral administration (intravenous, intraarterial, subcutaneous, intradermal, intramuscular or intraperitoneal injection, transdermal, nasal, transmucosal, etc.) depending on the dosage form. Applies. These routes of administration are not exclusive to each other, and two or more arbitrarily selected routes can be used in combination (for example, intravenous injection or the like at the same time as oral administration or after a predetermined time has elapsed). The "subject" here is not particularly limited, and includes humans and non-human mammals (including pet animals, livestock, and experimental animals. Specifically, for example, mice, rats, guinea pigs, hamsters, monkeys, cows, pigs, and goats. , Sheep, dogs, cats, chickens, mammals, etc.). In a preferred embodiment, the RNA pharmaceutical of the present invention is applied to humans.

本発明のRNA医薬の投与量は、期待される治療効果が得られるように設定される。治療上有効な投与量の設定においては一般に患者の症状、年齢、性別、及び体重などが考慮される。尚、当業者であればこれらの事項を考慮して適当な投与量を設定することが可能である。投与スケジュールとしては例えば1日1回~数回、2日に1回、或いは3日に1回などを採用できる。投与スケジュールの作成においては、患者の症状や有効成分の効果持続時間などを考慮することができる。 The dose of the RNA drug of the present invention is set so as to obtain the expected therapeutic effect. In setting a therapeutically effective dose, the patient's symptoms, age, gender, body weight, etc. are generally taken into consideration. Those skilled in the art can set an appropriate dose in consideration of these matters. As the administration schedule, for example, once to several times a day, once every two days, or once every three days can be adopted. In preparing the administration schedule, the patient's symptoms and the duration of effect of the active ingredient can be taken into consideration.

1.目的
様々な臨床応用が期待されている人工合成mRNAの標的細胞内での発現の効率化を目指し、以下の検討を行った。
1. 1. Purpose The following studies were conducted with the aim of improving the efficiency of expression of artificially synthesized mRNA, which is expected to have various clinical applications, in target cells.

2.研究材料および方法
(1)プラスミド
RNAトランスフェクション用のベクターpBK-5F-EGFP-pA72は以下のように作製した。まず、オリゴヌクレオチド5’-ACC CTC GAC CCC ACC ATG GCA TCA ATG GAT -3’(配列番号17)と、5’-ATC GAA TTC AAG CTT AGT ACA GCT CGT CCA TGC C -3’(配列番号18)を用いpCMV-5xFlag-EGFP(Hosoda, N., Funakoshi, Y., Hirasawa, M., Yamagishi, R., Asano, Y., Miyagawa, R., Ogami, K., Tsujimoto, M., Hoshino, S. (2011) Anti-proliferative protein Tob negatively regulates CPEB3 target by recruiting Caf1 deadenylase. EMBO J 30, 1311-1323.)を鋳型としたPCR法により得られたDNA断片を、XhoIおよびEcoRIにより処理した。このDNA断片をpBluskript II SK(-)(アジレント・テクノロジー株式会社)のXhoI、EcoRIサイトに挿入し、pBK-5F-EGFPを得た。次に、オリゴヌクレオチド5’-CTT GAA TTC GAT ATC GTC GAC GCT CGC TTT CTT GCT GTC CAA TTT CT -3’(配列番号19)と、5’- GTC TCT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT CTA GAC ATC ATT GCA ATG AAA A -3’(配列番号20)を用いpFlag-CMV5/TO-BGG(Funakoshi et al., Mechanism of mRNA deadenylation: evidence for a molecular interplay between translation termination factor eRF3 and mRNA deadenylases. Genes Dev. 2007 Dec 1;21(23):3135-48.)を鋳型としたPCR法により得られたDNA断片を、EcoRIにより処理した。このDNA断片をpBK-5F-EGFPのEcoRIサイトおよび平滑化したBamHIサイトに挿入し、pBK-5F-EGFP-pA72を作製した。
2. 2. Research materials and methods (1) plasmid
The vector pBK-5F-EGFP-pA72 for RNA transfection was prepared as follows. First, oligonucleotides 5'-ACC CTC GAC CCC ACC ATG GCA TCA ATG GAT -3'(SEQ ID NO: 17) and 5'-ATC GAA TTC AAG CTT AGT ACA GCT CGT CCA TGC C -3'(SEQ ID NO: 18). PCMV-5xFlag-EGFP (Hosoda, N., Funakoshi, Y., Hirasawa, M., Yamagishi, R., Asano, Y., Miyagawa, R., Ogami, K., Tsujimoto, M., Hoshino, DNA fragments obtained by the PCR method using S. (2011) Anti-proliferative protein Tob negatively regulates CPEB3 target by recruiting Caf1 deadenylase. EMBO J 30, 1311-1323.) As a template were treated with XhoI and EcoRI. This DNA fragment was inserted into the XhoI and EcoRI sites of pBluskript II SK (-) (Agilent Technologies, Inc.) to obtain pBK-5F-EGFP. Next, oligonucleotides 5'-CTT GAA TTC GAT ATC GTC GAC GCT CGC TTT CTT GCT GTC CAA TTT CT -3'(SEQ ID NO: 19) and 5'-GTC TCT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT TTT CTA GAC ATC ATT GCA ATG AAA A -3'(SEQ ID NO: 20) pFlag-CMV5 / TO-BGG (Funakoshi et al., Mechanism of mRNA deadenylation: evidence) DNA fragments obtained by the PCR method using for a molecular interplay between translation termination factor eRF3 and mRNA deadenylases. Genes Dev. 2007 Dec 1; 21 (23): 3135-48.) As a template were treated with EcoRI. This DNA fragment was inserted into the EcoRI site of pBK-5F-EGFP and the blunted BamHI site to prepare pBK-5F-EGFP-pA72.

pCMV-5xMyc-OAS3は以下のように作製した。まず、オリゴヌクレオチド5’-CGG AAG CTT ATG GAC TTG TAC AGC ACC CCG-3’(配列番号21)と、5’-ATC TCA CAC AGC AGC CTT CAC TGG-3’(配列番号22)を用いHeLa細胞由来の総RNAを鋳型とし、逆転写後、PCR法により得られたDNA断片をHindIIIおよびEcoRVにより処理した。このDNA断片をpCMV-5xMyc(Hosoda, N., Funakoshi, Y., Hirasawa, M., Yamagishi, R., Asano, Y., Miyagawa, R., Ogami, K., Tsujimoto, M., Hoshino, S. (2011) Anti-proliferative protein Tob negatively regulates CPEB3 target by recruiting Caf1 deadenylase. EMBO J 30, 1311-1323.)のHindIII、EcoRVサイトに挿入し、pCMV-5xMyc-OAS3を作製した。 pCMV-5xMyc-OAS3 was prepared as follows. First, HeLa cells using oligonucleotides 5'-CGG AAG CTT ATG GAC TTG TAC AGC ACC CCG-3'(SEQ ID NO: 21) and 5'-ATC TCA CAC AGC AGC CTT CAC TGG-3' (SEQ ID NO: 22). Using the derived total RNA as a template, after reverse transcription, the DNA fragment obtained by the PCR method was treated with HindIII and EcoRV. This DNA fragment was pCMV-5xMyc (Hosoda, N., Funakoshi, Y., Hirasawa, M., Yamagishi, R., Asano, Y., Miyagawa, R., Ogami, K., Tsujimoto, M., Hoshino, S. (2011) Anti-proliferative protein Tob negatively regulates CPEB3 target by recruiting Caf1 deadenylase. EMBO J 30, 1311-1323.) Was inserted into the HindIII and EcoRV sites to prepare pCMV-5xMyc-OAS3.

pCMV-5xMyc-PABPC1は以下のように作製した。まず、オリゴヌクレオチド5’-TAG CGG ATC CAT GAA CCC CAG TGC CCC CAG-3’(配列番号23)と、5’-CCC TGA GTC GAC TTA AAC AGT TGG AAC ACC-3’(配列番号24)を用いpGEX6P1-PABP(Hoshino, S., Imai, M., Mizutani, M., Kikuchi, Y., Hanaoka, F., Ui, M., and Katada, T. (1998). Molecular cloning of a novel member of the eukaryotic polypeptide chain-releasing factors (eRF). Its identification as eRF3 interacting with eRF1. J Biol Chem 273, 22254-22259.)を鋳型としたPCR法により得られたDNA断片を、BamHIおよびSalIにより処理し、SalIサイトを平滑化した。このDNA断片をpCMV-5xMyc(Hosoda, N., Funakoshi, Y., Hirasawa, M., Yamagishi, R., Asano, Y., Miyagawa, R., Ogami, K., Tsujimoto, M., Hoshino, S. (2011) Anti-proliferative protein Tob negatively regulates CPEB3 target by recruiting Caf1 deadenylase. EMBO J 30, 1311-1323.)のBglIIサイト及び、平滑化したNotIサイトに挿入し、pCMV-5xMyc-PABPC1を作製した。 pCMV-5xMyc-PABPC1 was prepared as follows. First, the oligonucleotides 5'-TAG CGG ATC CAT GAA CCC CAG TGC CCC CAG-3'(SEQ ID NO: 23) and 5'-CCC TGA GTC GAC TTA AAC AGT TGG AAC ACC-3' (SEQ ID NO: 24) were used. pGEX6P1-PABP (Hoshino, S., Imai, M., Mizutani, M., Kikuchi, Y., Hanaoka, F., Ui, M., and Katada, T. (1998). Molecular cloning of a novel member of DNA fragments obtained by PCR using the eukaryotic polypeptide chain-releasing factors (eRF). Its identification as eRF3 interacting with eRF1. J Biol Chem 273, 22254-22259.) As a template were treated with BamHI and SalI. Smoothed SalI site. This DNA fragment was pCMV-5xMyc (Hosoda, N., Funakoshi, Y., Hirasawa, M., Yamagishi, R., Asano, Y., Miyagawa, R., Ogami, K., Tsujimoto, M., Hoshino, S. (2011) Anti-proliferative protein Tob negatively regulates CPEB3 target by recruiting Caf1 deadenylase. EMBO J 30, 1311-1323.) Was inserted into the BglII site and the smoothed NotI site to prepare pCMV-5xMyc-PABPC1. ..

pCMV-5xMyc-Dom34は以下のように作製した。まず、オリゴヌクレオチド5’-TCC GAA TTC ATG AAG CTC GTG AGG AAG AAC-3’(配列番号25)と、5’- GGC GAA TTC TTA ATC CTC TTC AGA ACT GGA -3’(配列番号26)を用いpFlag-Dom34(Saito, S., Hosoda, N., and Hoshino, S. (2013). The Hbs1-Dom34 protein complex functions in non-stop mRNA decay in mammalian cells. J Biol Chem 288, 17832-17843.)を鋳型としたPCR法により得られたDNA断片を、EcoRIにより処理した。このDNA断片をpCMV-5xMyc(Hosoda, N., Funakoshi, Y., Hirasawa, M., Yamagishi, R., Asano, Y., Miyagawa, R., Ogami, K., Tsujimoto, M., Hoshino, S. (2011) Anti-proliferative protein Tob negatively regulates CPEB3 target by recruiting Caf1 deadenylase. EMBO J 30, 1311-1323.)のEcoRIサイトに挿入し、pCMV-5xMyc-Dom34を作製した。 pCMV-5xMyc-Dom34 was prepared as follows. First, the oligonucleotides 5'-TCC GAA TTC ATG AAG CTC GTG AGG AAG AAC-3'(SEQ ID NO: 25) and 5'-GGC GAA TTC TTA ATC CTC TTC AGA ACT GGA -3'(SEQ ID NO: 26) were used. pFlag-Dom34 (Saito, S., Hosoda, N., and Hoshino, S. (2013). The Hbs1-Dom34 protein complex functions in non-stop mRNA decay in mammalian cells. J Biol Chem 288, 17832-17843.) The DNA fragment obtained by the PCR method using the above as a template was treated with EcoRI. This DNA fragment was pCMV-5xMyc (Hosoda, N., Funakoshi, Y., Hirasawa, M., Yamagishi, R., Asano, Y., Miyagawa, R., Ogami, K., Tsujimoto, M., Hoshino, S. (2011) Anti-proliferative protein Tob negatively regulates CPEB3 target by recruiting Caf1 deadenylase. EMBO J 30, 1311-1323.) Was inserted into the EcoRI site to prepare pCMV-5xMyc-Dom34.

pCMV-5xFlag-RNaseLは以下のように作製した。まず、オリゴヌクレオチド5’-CTT GAA TTC ATG GAG AGC AGG GAT CAT AAC AAC-3’(配列番号27)と、5’-ATC TCA GCA CCC AGG GCT GGC CAA CCC-3’(配列番号28)を用いHeLa細胞由来の総RNAを鋳型とし、逆転写後、PCR法により得られたDNA断片をEcoRIおよびEcoRVにより処理した。このDNA断片をpCMV-5xFlag(Ruan, L., Osawa, M., Hosoda, N., Imai, S., Machiyama, A., Katada, T., Hoshino, S., and Shimada, I. (2010). Quantitative characterization of Tob interactions provides the thermodynamic basis for translation termination-coupled deadenylase regulation. J Biol Chem 285, 27624-27631.)のEcoRIおよびEcoRVサイトに挿入し、pCMV-5xFlag-RNaseLを作製した。 pCMV-5xFlag-RNaseL was prepared as follows. First, the oligonucleotides 5'-CTT GAA TTC ATG GAG AGC AGG GAT CAT AAC AAC-3'(SEQ ID NO: 27) and 5'-ATC TCA GCA CCC AGG GCT GGC CAA CCC-3' (SEQ ID NO: 28) were used. Using the total RNA derived from HeLa cells as a template, after reverse transcription, the DNA fragment obtained by the PCR method was treated with EcoRI and EcoRV. This DNA fragment was pCMV-5xFlag (Ruan, L., Osawa, M., Hosoda, N., Imai, S., Machiyama, A., Katada, T., Hoshino, S., and Shimada, I. (2010) ). Quantitative characterization of Tob interactions provides the thermodynamic basis for translation termination-coupled deadenylase regulation. J Biol Chem 285, 27624-27631.) Was inserted into the EcoRI and EcoRV sites to prepare pCMV-5xFlag-RNaseL.

pCMV-5xFlag-RNaseL Y312Aは以下のように作製した。まず、オリゴヌクレオチド5’-GCC GAC CAT TCC CTT GTG AAG GTT-3’(配列番号29)と、5’-ATT CCG CCT CGC TGT CAT AAC AAG-3’(配列番号30)を用いpCMV-5xFlag-RNaseLを鋳型としたinverse-PCR法により得られたDNA断片をライゲーションし、pCMV-5xFlag-RNaseL Y312Aを作製した。 pCMV-5xFlag-RNaseL Y312A was prepared as follows. First, pCMV-5xFlag- using oligonucleotides 5'-GCC GAC CAT TCC CTT GTG AAG GTT-3'(SEQ ID NO: 29) and 5'-ATT CCG CCT CGC TGT CAT AAC AAG-3' (SEQ ID NO: 30). DNA fragments obtained by the inverse-PCR method using RNaseL as a template were ligated to prepare pCMV-5xFlag-RNaseL Y312A.

尚、OAS3の配列を配列番号32(アミノ酸配列)と配列番号33(塩基配列)に、PABPC1の配列を配列番号34(アミノ酸配列)と配列番号35(塩基配列)に、Dom34の配列を配列番号36(アミノ酸配列)と配列番号37(塩基配列)に、RNaseLの配列を配列番号38(アミノ酸配列)と配列番号39(塩基配列)に、RNaseL Y312Aの配列を配列番号40(アミノ酸配列)と配列番号41(塩基配列)にそれぞれ示す。 The sequence of OAS3 is represented by SEQ ID NO: 32 (amino acid sequence) and SEQ ID NO: 33 (base sequence), the sequence of PABPC1 is designated by SEQ ID NO: 34 (amino acid sequence) and SEQ ID NO: 35 (base sequence), and the sequence of Dom34 is designated by SEQ ID NO. The sequence of RNase L is sequenced with SEQ ID NO: 38 (amino acid sequence) and SEQ ID NO: 39 (base sequence), and the sequence of RNase L Y312A is sequenced with SEQ ID NO: 40 (amino acid sequence) in 36 (amino acid sequence) and SEQ ID NO: 37 (base sequence). It is shown in No. 41 (base sequence), respectively.

(2)siRNA配列
<OAS1を標的としたsiRNA>
CUACAGAGAGACUUCCUGA dTdT(配列番号14)
<OAS2を標的としたsiRNA>
CGCUCUGAGCUUAAAUGAU dTdT(配列番号15)
<OAS3を標的としたsiRNA>
GAAGGAUGCUUUCAGCCUA dTdT(配列番号16)
(2) siRNA sequence <siRNA targeting OAS1>
CUACAGAGAGACUUCCUGA dTdT (SEQ ID NO: 14)
<SiRNA targeting OAS2>
CGCUCUGAGCUUAAAUGAU dTdT (SEQ ID NO: 15)
<SiRNA targeting OAS3>
GAAGGAUGCUUUCAGCCUA dTdT (SEQ ID NO: 16)

(3)RNA合成
T7 RNAポリメラーゼを用いて、pBK-5F-EGFP-pA72をBsmBIで処理したものを鋳型として5xFlag-EGFP-pA72 mRNAを合成した。RNA合成はT7 RNAポリメラーゼ(タカラバイオ株式会社)を用い、その取扱い説明書に従って行った。
(3) RNA synthesis
Using T7 RNA polymerase, 5xFlag-EGFP-pA72 mRNA was synthesized using pBK-5F-EGFP-pA72 treated with BsmBI as a template. RNA synthesis was performed using T7 RNA polymerase (Takara Bio Inc.) according to the instruction manual.

(4)トランスフェクション
HeLa細胞は5% 牛胎仔血清を添加したDulbecco’s Modified Eagle’s Medium (日水製薬)を用い5% CO2存在下37℃で培養した。HeLa細胞を25%コンフルエントとなるように35 mmディッシュに撒種し、24時間培養後、ディッシュあたり10 nMまたは、50 nMのsiRNAをLipofectamine RNAiMAX(ライフテクノロジーズ)を用い取扱い説明書に従って導入した。siRNA導入後48時間後に1.0μgのRNAをLipofectamine RNAiMAX(ライフテクノロジーズ)を用い取扱い説明書に従って導入した。プラスミドについてはPEI MAX (Polysciences, Inc)を用い取扱説明書に従って導入した。
(4) Transfection
HeLa cells were cultured in Dulbecco's Modified Eagle's Medium (Nissui Pharmaceutical Co., Ltd.) supplemented with 5% fetal bovine serum at 37 ° C in the presence of 5% CO 2 . HeLa cells were seeded on a 35 mm dish to 25% confluence, cultured for 24 hours, and then 10 nM or 50 nM siRNA per dish was introduced using Lipofectamine RNAiMAX (Life Technologies) according to the instruction manual. 48 hours after the introduction of siRNA, 1.0 μg of RNA was introduced using Lipofectamine RNAiMAX (Life Technologies) according to the instruction manual. The plasmid was introduced using PEI MAX (Polysciences, Inc) according to the instruction manual.

(5)RNAの解析
RNAトランスフェクション後のHeLa細胞からのtotal RNAの単離は、グアニジンチオシアン酸塩、酸性フェノール、クロロホルムを用いた方法(AGPC法)により行った。調製したtotal RNAは、アガロースMOPSバッファーゲル(20 mM MOPS (pH 7.0), 5 mM 酢酸ナトリウム, 1 mM EDTA, 2.0 % アガロース, 2.46 M ホルムアルデヒド)により分離した後、アルカリ条件下(3 M 塩化ナトリウム, 8 mM 水酸化ナトリウム)でナイロン膜Biodyne-B (Pall)に転写した。転写後のナイロン膜は、UVで固定したのち、7% SDS, 250 mM Na3PO4 (pH 7.4), 2 mM EDTA 溶液中においてFlagプローブと42℃で一晩ハイブリダイゼーションした。Flagプローブは、ターミナル・デオキシヌクレオチジル・トランスフェラーゼ(TdT) (ライフテクノロジーズ) により、オリゴヌクレオチド5’-CTT ATC GTC GTC ATC CTT GTA ATC-3’(配列番号31)の3’末端に[α-33P]dATPを取り込ませることにより作製した。ナイロン膜に取り込まれた放射活性は、バイオ・イメージングアナライザーTyhoon FLA 7000 (GE Healthcare)を用い検出した。
(5) RNA analysis
Isolation of total RNA from HeLa cells after RNA transfection was performed by a method using guanidine thiocyanate, acidic phenol, and chloroform (AGPC method). The prepared total RNA was separated by agarose MOPS buffer gel (20 mM MOPS (pH 7.0), 5 mM sodium acetate, 1 mM EDTA, 2.0% agarose, 2.46 M formaldehyde) and then under alkaline conditions (3 M sodium chloride, It was transferred to a nylon film Biodyne-B (Pall) with 8 mM sodium hydroxide). Post-transcriptional nylon membranes were UV-fixed and then hybridized overnight with the Flag probe in 7% SDS, 250 mM Na 3 PO 4 (pH 7.4), 2 mM EDTA solution. The Flag probe was prepared by Terminal Deoxynucleotidyl Transtransferase (TdT) (Life Technologies) at the 3'end of oligonucleotide 5'-CTT ATC GTC GTC ATC CTT GTA ATC-3'(SEQ ID NO: 31) [α- 33 ]. It was prepared by incorporating P] dATP. Radioactivity incorporated into the nylon membrane was detected using a bioimaging analyzer Tyhoon FLA 7000 (GE Healthcare).

(6)タンパク質の解析
タンパク質の細胞内発現は、以下に示すウエスタンブロット法により行った。導入後の細胞からのタンパク質ライセートの調製は、SDS-PAGEサンプルバッファー(50 mM Tris-HCl (pH6.8), 4%グリセロール, 2% SDS, 2% 2-メルカプトエタノール, 0.004%ブロモフェノールブルー) を用い行った。タンパク質ライセートは8、10、12、もしくは15%のアクリルアミドを用いたSDS-PAGE法により分離した後、ニトロセルロース膜BioTrace NC (Pall)に電気的に転写した。転写後のニトロセルロース膜は、抗Flag M2マウスモノクローナル抗体(Sigma)、抗Myc 9E10マウスモノクローナル抗体(Roche)、抗Myc(A-14)ラビットポリクローナル抗体(Santa Cruz)、もしくは抗GAPDH抗体(Saito, S., Hosoda, N., Hoshino, S. (2013) Hbs1-Dom34 functions in non-stop mRNA decay (NSD) in mammalian cells. J Biol Chem 288, 17832-17843.)およびペルオキシダーゼ付加抗マウスIgG(Jackson ImmunoResearch Laboratories, Inc.)、ペルオキシダーゼ付加抗ラットIgG(Jackson ImmunoResearch Laboratories, Inc.)、もしくはペルオキシダーゼ付加抗ウサギIgG(Jackson ImmunoResearch Laboratories, Inc.)とインキュベートした。ニトロセルロース膜上のペルオキシダーゼ酵素活性は、ルミノール化学発光法を用い、LAS3000mini(富士写真フィルム株式会社)により検出した。
(6) Protein analysis The intracellular expression of the protein was performed by the Western blotting method shown below. Preparation of protein lysates from cells after introduction is performed with SDS-PAGE sample buffer (50 mM Tris-HCl (pH 6.8), 4% glycerol, 2% SDS, 2% 2-mercaptoethanol, 0.004% bromophenol blue). Was used. Protein lysates were separated by SDS-PAGE using 8, 10, 12, or 15% acrylamide and then electrically transferred to a nitrocellulose membrane BioTrace NC (Pall). The nitrocellulose membrane after transcription is an anti-Flag M2 mouse monoclonal antibody (Sigma), an anti-Myc 9E10 mouse monoclonal antibody (Roche), an anti-Myc (A-14) rabbit polyclonal antibody (Santa Cruz), or an anti-GAPDH antibody (Saito, S., Hosoda, N., Hoshino, S. (2013) Hbs1-Dom34 functions in non-stop mRNA decay (NSD) in mammalian cells. J Biol Chem 288, 17832-17843.) And Peroxidase-added anti-mouse IgG (Jackson) ImmunoResearch Laboratories, Inc.), Peroxidase-added anti-rat IgG (Jackson ImmunoResearch Laboratories, Inc.), or Peroxidase-added anti-rabbit IgG (Jackson ImmunoResearch Laboratories, Inc.). The peroxidase enzyme activity on the nitrocellulose membrane was detected by LAS3000mini (Fuji Photo Film Co., Ltd.) using the luminol chemiluminescence method.

(7)免疫沈降法
タンパク質の結合実験は、以下に示す免疫沈降法により行った。細胞回収後、バッファーA (20 mM Tris-HCl (pH 7.5), 50 mM NaCl, 1 mM MgCl2, 0.5% Nonidet P-40, 1 mM DTT, 5 mg/ml cOmplete mini (Roche)及び1 μg/ml RNase A (Sigma))もしくはバッファーB(20 mM Tris-HCl (pH 7.5), 50 mM NaCl, 0.5% Nonidet P-40, 1 mM DTT, 5 mg/ml cOmplete mini (Roche)及び40 U/ml RNase inhibitor (TAKARA))により細胞を溶解した。15000 rpm/10分の遠心により得られた可溶化画分にanti-Flag M2 agarose (Sigma)またはanti-c-Myc agarose affinity gel antibody produced in rabbit (Sigma)を添加し、10℃で1時間転倒混和した。その後バッファーC(20 mM Tris-HCl (pH 7.5), 50 mM NaCl, 1 mM MgCl2, 0.5% Nonidet P-40, 1 mM DTT, 0.1 mM PMSF, 2 μg/ml aprotinin, 2 μg/ml leupeptin及び2 μg/ml PepstatinA)またはバッファーD(20 mM Tris-HCl (pH 7.5), 50 mM NaCl, 0.5% Nonidet P-40及び1 mM DTT)によりビーズを洗浄後、SDS-PAGEサンプルバッファーを添加した。ウエスタンブロット法によりタンパク質を、ノザンブロット法によりmRNAを検出した。
(7) Immunoprecipitation method The protein binding experiment was performed by the immunoprecipitation method shown below. After cell recovery, buffer A (20 mM Tris-HCl (pH 7.5), 50 mM NaCl, 1 mM MgCl 2 , 0.5% Nonidet P-40, 1 mM DTT, 5 mg / ml cOmplete mini (Roche) and 1 μg / ml RNase A (Sigma)) or Buffer B (20 mM Tris-HCl (pH 7.5), 50 mM NaCl, 0.5% Nonidet P-40, 1 mM DTT, 5 mg / ml cOmplete mini (Roche) and 40 U / ml Cells were lysed by RNase inhibitor (TAKARA)). Add anti-Flag M2 agarose (Sigma) or anti-c-Myc agarose affinity gel antibody produced in rabbit (Sigma) to the solubilized fraction obtained by centrifugation at 15000 rpm / 10 minutes, and invert at 10 ° C for 1 hour. It was mixed. Then buffer C (20 mM Tris-HCl (pH 7.5), 50 mM NaCl, 1 mM MgCl 2 , 0.5% Nonidet P-40, 1 mM DTT, 0.1 mM PMSF, 2 μg / ml aprotinin, 2 μg / ml leupeptin and After washing the beads with 2 μg / ml Pepstatin A) or buffer D (20 mM Tris-HCl (pH 7.5), 50 mM NaCl, 0.5% Nonidet P-40 and 1 mM DTT), SDS-PAGE sample buffer was added. Protein was detected by Western blotting and mRNA was detected by Northern blotting.

3.結果
HeLa細胞にOAS1 siRNA、OAS2 siRNA、OAS3 siRNAもしくはコントロールsiRNAとしてLuciferase siRNAを導入した。導入48時間後に5xFlag-EGFP-pA72 mRNAを導入し、その3時間後に細胞をPBSで洗浄し、その0、1、2、4時間後に細胞を回収した。回収した細胞からtotal RNAを単離し、ノザンブロット法で解析した。その結果、図1に示すように、OAS3のノックダウンにより5xFlag-EGFP-pA72 mRNAの安定化が観察されるが、OAS1及びOAS2のノックダウンにおいては有意な効果は観察されなかった。人工合成mRNAの分解においてOAS3が機能していることが明らかとなった。この結果は、外来性人工合成mRNAを識別するOAS3(図3を参照)を阻害すれば外来性人工合成mRNAが安定化することを示す。
3. 3. result
Luciferase siRNA was introduced into HeLa cells as OAS1 siRNA, OAS2 siRNA, OAS3 siRNA or control siRNA. 48 hours after introduction, 5xFlag-EGFP-pA72 mRNA was introduced, 3 hours later the cells were washed with PBS and 0, 1, 2 and 4 hours later the cells were harvested. Total RNA was isolated from the collected cells and analyzed by the Northern blot method. As a result, as shown in FIG. 1, stabilization of 5xFlag-EGFP-pA72 mRNA was observed by knockdown of OAS3, but no significant effect was observed in knockdown of OAS1 and OAS2. It was revealed that OAS3 functions in the degradation of artificially synthesized mRNA. This result indicates that inhibition of OAS3 (see FIG. 3), which identifies exogenous artificially synthesized mRNA, stabilizes alien artificially synthesized mRNA.

HeLa細胞にOAS1 siRNA、OAS2 siRNA、OAS3 siRNAもしくはコントロールsiRNAとしてLuciferase siRNAを導入した。導入48時間後に5xFlag-EGFP-pA72 mRNAを導入し、その6時間後に細胞をPBSで洗浄し、その7時間後に細胞を回収した。回収した細胞のライセートを調製し、タンパク質(5xFlag-EGFP)の細胞内発現量をウエスタンブロットで解析した。その結果、図2に示すように、OAS3のノックダウンにより5xFlag-EGFPタンパク質の発現量が増大するが、OAS1及びOAS2のノックダウンにおいては有意な発現量の増大は認められなかった。OAS3の機能阻害により外来性人工合成mRNAが安定化し、翻訳量が増大することが明らかとなった。この結果は、OAS3を阻害すれば外来性人工合成mRNAから産生されるタンパク質を増大させることができることを示す。 Luciferase siRNA was introduced into HeLa cells as OAS1 siRNA, OAS2 siRNA, OAS3 siRNA or control siRNA. 48 hours after introduction, 5xFlag-EGFP-pA72 mRNA was introduced, 6 hours later the cells were washed with PBS and 7 hours later the cells were harvested. Lysates of the recovered cells were prepared, and the intracellular expression level of the protein (5xFlag-EGFP) was analyzed by Western blotting. As a result, as shown in FIG. 2, knockdown of OAS3 increased the expression level of 5xFlag-EGFP protein, but knockdown of OAS1 and OAS2 did not significantly increase the expression level. It was clarified that the inhibition of OAS3 function stabilizes exogenous artificially synthesized mRNA and increases the amount of translation. This result indicates that inhibition of OAS3 can increase the amount of protein produced from exogenous artificially synthesized mRNA.

HeLa細胞にpCMV-5xMyc-OAS3、pCMV-5xMyc-PABPC1もしくはコントロールとしてpCMV-5xMycを導入した。導入24時間後に5xFlag-EGFP-pA72 mRNAを導入し、その3時間後に細胞を回収した。回収した細胞のライセートを調製し、抗c-Myc抗体を用いた免疫沈降実験を行った。ライセートおよび免疫沈降画分に含まれる5xFlag-EGFPpA72 mRNAをノザンブロット法により(図3A上パネル)、5xMyc-OAS3および5xMyc-PABPC1タンパク質をウエスタンブロット法により(図3A上パネル)検出した。OAS3はプラスミド由来のmRNAには結合せず、外来性の人工合成mRNAを選択的に識別し、結合することが示された。 We introduced pCMV-5xMyc-OAS3, pCMV-5xMyc-PABPC1 or pCMV-5xMyc as a control into HeLa cells. 24 hours after introduction, 5xFlag-EGFP-pA72 mRNA was introduced, and 3 hours after that, cells were collected. Lysates of the recovered cells were prepared, and an immunoprecipitation experiment using an anti-c-Myc antibody was performed. The 5xFlag-EGFPpA72 mRNA contained in the lysate and immunoprecipitated fractions was detected by Northern blotting (Fig. 3A upper panel), and the 5xMyc-OAS3 and 5xMyc-PABPC1 proteins were detected by Western blotting (Fig. 3A upper panel). It was shown that OAS3 does not bind to plasmid-derived mRNA, but selectively identifies and binds to foreign artificially synthesized mRNA.

HeLa細胞にpCMV-5xMyc-Dom34とともにpCMV-5xFlag-RNaseL、pCMV-5xFlag-RNaseL Y312AもしくはコントロールとしてpCMV-5xFlagを導入した。導入24時間後に細胞を回収した。回収した細胞のライセートを調製し、抗Flag抗体を用いた免疫沈降実験を行った。ライセートおよび免疫沈降画分に含まれる5xMyc-Dom34(図4A上パネル)および5xFlag-RNaseLもしくは5xFlag-RNaseL Y312A(図4A下パネル)を検出した。免疫沈降画分に含まれる5xMyc-Dom34を定量した(図4B)。RNaseLのダイマー形成を阻害するY312Aの変異により、RNaseLとDom34の結合は抑制された。活性化型であるダイマーRNaseLにDom34はより強く結合することが明らかとなった。 HeLa cells were introduced with pCMV-5xMyc-Dom34 along with pCMV-5xFlag-RNaseL, pCMV-5xFlag-RNaseL Y312A or pCMV-5xFlag as a control. Cells were harvested 24 hours after introduction. Lysates of the recovered cells were prepared, and an immunoprecipitation experiment using an anti-Flag antibody was performed. 5xMyc-Dom34 (Fig. 4A upper panel) and 5xFlag-RNase L or 5xFlag-RNaseL Y312A (Fig. 4A lower panel) contained in the lysate and immunoprecipitation fractions were detected. 5xMyc-Dom34 contained in the immunoprecipitated fraction was quantified (Fig. 4B). A mutation in Y312A that inhibits dimer formation in RNaseL suppressed the binding of RNaseL to Dom34. It was revealed that Dom34 binds more strongly to the activated dimer RNase L.

4.考察
本検討の成果により、新たにOAS3が人工合成mRNAの分解に機能することが明らかとなった。図3の実験に示したように、OAS3のsiRNAをトランスフェクトしOAS3の機能を抑制することで、人工合成mRNAを細胞内で安定化させ、産生されるタンパク質を増大することが可能である。先に、Dom34およびGTPBP2は人工合成mRNAの分解に機能することを示している(特許文献1)。さらに3’→5’方向の分解を触媒するエキソヌクレアーゼ-Ski複合体およびRNaseLにより人工合成mRNAが分解されることを示している(特許文献1)。これら報告と併せて考察すれば、以下の分子機構が想定される。OAS3は人工合成mRNAを識別し2-5Aを合成する。2-5Aにより活性化されたRNaseLはDom34と結合する。Dom34はGTPBPとともにストールしたリボソームに結合することが報告されている。人工合成mRNAでストールしたリボソーム近傍にDom34、GTPBPおよびRNaseLがリクルートされる。その結果、人工合成mRNAはRNaseLのもつエンドヌクレアーゼ活性によりエンド切断を受ける。こうしてできた断片化人工合成mRNAはエキソヌクレアーゼ-Ski複合体により分解される。
4. Discussion The results of this study have revealed that OAS3 newly functions for the degradation of artificially synthesized mRNA. As shown in the experiment of FIG. 3, by transfecting the siRNA of OAS3 and suppressing the function of OAS3, it is possible to stabilize the artificially synthesized mRNA in the cell and increase the protein produced. Previously, Dom34 and GTPBP2 have been shown to function in the degradation of artificially synthesized mRNA (Patent Document 1). Furthermore, it has been shown that artificially synthesized mRNA is degraded by the exonuclease-Ski complex and RNaseL that catalyze the degradation in the 3'→ 5'direction (Patent Document 1). Considering this together with these reports, the following molecular mechanism is assumed. OAS3 identifies artificially synthesized mRNA and synthesizes 2-5A. RNase L activated by 2-5A binds Dom34. Dom34 has been reported to bind to stall ribosomes with GTPBP. Dom34, GTPBP and RNaseL are recruited in the vicinity of ribosomes stalled by artificially synthesized mRNA. As a result, artificially synthesized mRNA undergoes endo-cleavage due to the endonuclease activity of RNase L. The resulting fragmented artificially synthesized mRNA is degraded by the exonuclease-Ski complex.

本発明によれば、標的細胞に導入した人工合成mRNAの発現が効率化し、目的遺伝子の高発現が可能となる。本発明の用途としてRNA医薬(各種ウイルス性疾患の治療、癌免疫療法等)、iPS細胞の作製、幹細胞又は前駆細胞の分化誘導が想定される。 According to the present invention, the expression of artificially synthesized mRNA introduced into a target cell becomes efficient, and high expression of a target gene becomes possible. Applications of the present invention are expected to be RNA drugs (treatment of various viral diseases, cancer immunotherapy, etc.), preparation of iPS cells, and induction of differentiation of stem cells or progenitor cells.

この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。本明細書の中で明示した論文、公開特許公報、及び特許公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。 The present invention is not limited to the description of the embodiments and examples of the above invention. Various modifications are also included in the present invention to the extent that those skilled in the art can easily conceive without departing from the description of the scope of claims. The contents of the papers, published patent gazettes, patent gazettes, etc. specified in this specification shall be cited by reference in their entirety.

配列番号1:人工配列の説明:プラスミドの配列
配列番号3:人工配列の説明:ベクター由来の配列
配列番号4:人工配列の説明:EGFP
配列番号5:人工配列の説明:制限酵素サイト
配列番号14:人工配列の説明:siRNA
配列番号15:人工配列の説明:siRNA
配列番号16:人工配列の説明:siRNA
配列番号17~30:人工配列の説明:プライマー
配列番号31:人工配列の説明:プローブ
SEQ ID NO: 1: Description of artificial sequence: plasmid sequence SEQ ID NO: 3: Description of artificial sequence: Sequence derived from vector SEQ ID NO: 4: Description of artificial sequence: EGFP
SEQ ID NO: 5: Description of artificial sequence: Restriction enzyme site SEQ ID NO: 14: Description of artificial sequence: siRNA
SEQ ID NO: 15: Description of artificial sequence: siRNA
SEQ ID NO: 16: Description of artificial sequence: siRNA
SEQ ID NOs: 17-30: Description of artificial sequence: Primer SEQ ID NO: 31: Description of artificial sequence: Probe

Claims (10)

目的遺伝子のmRNAと、
2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素の機能抑制物質と、を組み合わせてなり、
前記機能抑制物質が以下の(a)~(d)からなる群より選択される化合物あり、
前記2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素が2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素3である、
標的細胞内で目的遺伝子を発現させるための組成物:
(a)2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素を標的とするsiRNA;
(b)2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素を標的とするsiRNAを細胞内で生成する核酸コンストラクト;
(c)2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素を標的とするアンチセンス核酸;
(d)2'-5'-オリゴアデニル酸合成酵素を標的とするリボザイム。
The mRNA of the target gene and
2'-5'-combined with a function-suppressing substance of oligoadenylic acid synthase,
The function-suppressing substance is a compound selected from the group consisting of the following (a) to (d).
The 2'-5'-oligoadenylic acid synthase is 2'-5'-oligoadenylate synthase 3.
Composition for expressing the target gene in the target cell:
(a) siRNA targeting 2'-5'-oligoadenylate synthase;
(b) 2'-5'-Nucleic acid construct that produces siRNA targeting oligoadenylate synthase in cells;
(c) Antisense nucleic acid targeting 2'-5'-oligoadenylate synthase;
(d) Ribozyme targeting 2'-5'-oligoadenylic acid synthase.
前記mRNAを含有する第1要素と、前記機能抑制物質を含有する第2要素とからなるキットであることを特徴とする、請求項1に記載の組成物。 The composition according to claim 1, wherein the kit comprises a first element containing the mRNA and a second element containing the function-suppressing substance. 前記mRNAと前記機能抑制物質を含有することを特徴とする、請求項1に記載の組成物。 The composition according to claim 1, wherein the composition contains the mRNA and the function-suppressing substance. 前記mRNAを含有し、標的細胞への導入時に、前記機能抑制物質が併用導入されることを特徴とする、請求項1に記載の組成物。 The composition according to claim 1, wherein the composition contains the mRNA and is introduced in combination with the function-suppressing substance at the time of introduction into a target cell. 前記機能抑制物質を含有し、標的細胞への導入時に、前記mRNAが併用導入されることを特徴とする、請求項1に記載の組成物。 The composition according to claim 1, which contains the function-suppressing substance and is characterized in that the mRNA is co-introduced at the time of introduction into a target cell. 前記mRNAが5'キャップ構造、コザック配列、前記目的遺伝子のコード領域、及びポリ(A)鎖を備える、請求項1~5のいずれか一項に記載の組成物。 The composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the mRNA comprises a 5'cap structure, a Kozak sequence, a coding region of the target gene, and a poly (A) chain. 前記mRNAが、前記コード領域と前記ポリ(A)鎖の間に配置される安定化シス配列を更に備える、請求項6に記載の組成物。 The composition of claim 6, wherein the mRNA further comprises a stabilized cis sequence located between the coding region and the poly (A) chain. 前記遺伝子が酵素遺伝子である、請求項1~7のいずれか一項に記載の組成物。 The composition according to any one of claims 1 to 7, wherein the gene is an enzyme gene. 前記酵素が、ZFN、TALEN及びCRISPR-Cas9からなる群より選択されるヌクレアーゼである、請求項8に記載の組成物。 The composition according to claim 8, wherein the enzyme is a nuclease selected from the group consisting of ZFN, TALEN and CRISPR-Cas9. 請求項9に記載の組成物を有効成分とする、B型肝炎ウイルス除去剤。 A hepatitis B virus removing agent containing the composition according to claim 9 as an active ingredient.
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